[發(fā)明專利]一種車用橡膠減振件疲勞性能預(yù)測方法

無效

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• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN102855348A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段小成;劉麗麗;葉必軍
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波拓普集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車用橡膠減振件疲勞性能預(yù)測方法。

背景技術(shù)

動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)包括橡膠懸置件和支架連接件，其作為汽車關(guān)鍵的連接結(jié)構(gòu)，不僅要提供良好的隔振性能，還需要滿足子系統(tǒng)的安全性、耐久性等要求。對于懸置結(jié)構(gòu)中起隔振作用的橡膠減振件，其疲勞耐久性能顯得尤為重要。因此，如何提高橡膠減振件的疲勞耐久性能，就成為橡膠減振器生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題。現(xiàn)階段，評(píng)價(jià)橡膠減振器的耐久性能是通過疲勞測試來完成，這種方法缺點(diǎn)是試驗(yàn)周期長，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種車用橡膠減振件疲勞性能預(yù)測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)周期長，成本高的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種車用橡膠減振件疲勞性能預(yù)測方法，包括下列步驟：

①按類型定義橡膠減振件的臺(tái)架疲勞耐久試驗(yàn)要求，確定結(jié)構(gòu)局部疲勞失效熱點(diǎn)區(qū)域；

②選取試驗(yàn)載荷作為疲勞設(shè)計(jì)載荷，采用有限元法計(jì)算初始結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布；

③利用橡膠材料應(yīng)變-壽命（ε-N）曲線計(jì)算熱點(diǎn)區(qū)域載荷壽命，并根據(jù)線性疲勞累積損傷理論評(píng)估懸置結(jié)構(gòu)整體疲勞壽命；

④與疲勞耐久試驗(yàn)要求的壽命值進(jìn)行比較，評(píng)判結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性并進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞優(yōu)化。

所述的步驟②中選取Mooney-Rivlin模型作為懸置有限元計(jì)算的材料輸入。

所述的步驟②中采用的有限元法包括如下步驟：

（1）利用Hypermesh軟件對橡膠減振件進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

（2）利用ABAQUS軟件建立分析模型；

（3）將步驟①中定義的試驗(yàn)要求所得到的疲勞載荷輸入到ABAQUS軟件中，計(jì)算得到應(yīng)變分布。

所述的步驟③中采用橡膠啞鈴試片，進(jìn)行不同平均應(yīng)變和不同應(yīng)變幅值的疲勞拉伸試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果并歸納其壽命與平均應(yīng)變和應(yīng)變幅值的關(guān)系，將平均應(yīng)變和應(yīng)變幅值組成的矩陣等效為最大主應(yīng)變，從而獲得所述的橡膠材料的應(yīng)變-壽命（ε-N）曲線。

所述的步驟③中N=κ*（ε）^β，其中N為載荷循環(huán)次數(shù)，即疲勞壽命，ε為熱點(diǎn)處損傷參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：此方法試驗(yàn)周期短、成本低廉，可在項(xiàng)目開展前期預(yù)測疲勞載荷損傷分布和零件壽命，評(píng)判結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，從而對減振件進(jìn)行疲勞設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中動(dòng)力總成后抗扭懸置總成的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中橡膠減振件及其失效熱點(diǎn)區(qū)域；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中橡膠減振件有限元模型；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中后懸置垂向力-位移曲線；

圖6a)為本發(fā)明實(shí)施例中橡膠減振件應(yīng)變分布的垂向正向工況；

圖6b)為本發(fā)明實(shí)施例中橡膠減振件應(yīng)變分布的垂向負(fù)向工況；

圖7a)為本發(fā)明實(shí)施例中熱點(diǎn)區(qū)域E應(yīng)變分布的垂向正向工況；

圖7b)為本發(fā)明實(shí)施例中熱點(diǎn)區(qū)域E應(yīng)變分布的垂向負(fù)向工況；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中后懸置臺(tái)架試驗(yàn)裝夾方式示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例中后懸置臺(tái)架試驗(yàn)后產(chǎn)生失效裂紋的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

現(xiàn)以某動(dòng)力總成后抗扭懸置中的橡膠減振件為例，進(jìn)行橡膠減振件疲勞性能預(yù)測，包括如下步驟：

①按類型定義橡膠減振件的臺(tái)架疲勞耐久試驗(yàn)要求，確定結(jié)構(gòu)局部疲勞失效熱點(diǎn)區(qū)域。

本例中的后抗扭懸置不僅承擔(dān)動(dòng)力總成扭矩載荷，還承受來自整車的垂向和縱向載荷。試驗(yàn)表明，路面激勵(lì)產(chǎn)生的載荷更易造成其疲勞失效，因此這里僅討論其整車垂向的結(jié)構(gòu)疲勞。此零件臺(tái)架強(qiáng)度試驗(yàn)要求是：以5Hz的速度沿整車垂向加載±2000N，40萬次后橡膠無明顯裂紋。

后抗扭懸置的疲勞失效通常出現(xiàn)在橡膠減振件主簧與內(nèi)芯子和外管的圓角過渡處，橡膠限位塊區(qū)域存在疲勞風(fēng)險(xiǎn)可能性較小，因此在橡膠減振件的主簧上定義了如圖3所示的五個(gè)疲勞失效熱點(diǎn)區(qū)域A、B、C、D與E。

②選取試驗(yàn)載荷作為疲勞設(shè)計(jì)載荷，采用有限元法計(jì)算初始結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布。