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动力总成橡胶悬置的结构优化

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导师姓名
徐爱群
学科专业
汽车工业
文献出处
浙江科技学院  年
关键词
橡胶悬置论文  疲劳寿命论文  预测模型论文  静刚度论文  多参数优化论文
论文摘要

橡胶材料以其较好的隔振能力,被越来越广泛地应用于汽车减振装置上。而这类减振装置由于疲劳破坏引起的性能失效会严重影响汽车的行驶平顺性和安全性。因此,有效地提高橡胶减振装置的疲劳寿命,对于汽车行业有着重要的意义。本研究以动力总成橡胶悬置作为研究对象,通过对橡胶悬置进行结构优化的方法来提高其疲劳寿命。本研究采用理论分析、有限元仿真分析以及实际测试相结合的方法提出了一套对动力总成橡胶悬置结构优化的方法。该方法可以对悬置新产品在开发阶段便展开结构优化,大大降低了产品后期的优化成本。首先对橡胶材料进行基础力学性能试验,获取有限元仿真所必要的本构模型参数。在Unigraphics NX软件上建立橡胶悬置的三维模型,并借助Abaqus软件对模型进行极限载荷下的有限元仿真,获取容易发生失效的节点位置和节点对应的疲劳损伤参量值。随后利用橡胶哑铃状试柱的疲劳试验结果建立了橡胶材料疲劳寿命预测模型,将有限元仿真获得的疲劳损伤参量值代入预测模型中,以获取橡胶悬置的疲劳寿命预测值。将预测值与橡胶悬置疲劳寿命的实测结果对比,检验疲劳寿命预测模型的准确性。最后调整橡胶悬置模型中各项结构参数,将调整后模型的有限元仿真结果结合疲劳寿命预测模型,获得各项结构参数变化对橡胶悬置疲劳寿命的影响关系。再利用建立的橡胶悬置静刚度预测模型,获得各项结构参数变化对橡胶悬置受载方向静刚度的影响关系。在此基础上采用正交试验法对橡胶悬置的结构进行多参数优化,优化后橡胶悬置的疲劳寿命相较于优化前提高了27.9%,且Y向静刚度基本保持不变,验证了结构优化方法的可行性,给橡胶减振产品提高疲劳寿命提供了一个指导方法。本研究提出了一套通过优化结构参数来提高动力总成橡胶悬置的疲劳寿命,且保持其受载方向静刚度不变的方法,为其它结构不同的橡胶减振产品的优化提供借鉴。

论文目录
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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
  1.1 研究背景和意义
  1.2 悬置结构优化的研究现状
  1.3 橡胶疲劳的研究现状
    1.3.1 裂纹形核法
    1.3.2 裂纹扩展法
    1.3.3 S-N曲线法
  1.4 研究内容和技术路线
第2章 橡胶疲劳的基本理论
  2.1 橡胶材料的力学性能
  2.2 橡胶材料的本构模型
    2.2.1 基于唯象学理论的连续介质力学模型
    2.2.2 基于分子统计理论的热力学统计模型
  2.3 橡胶疲劳的研究方法
  2.4 疲劳损伤参量的定义
    2.4.1 应变类疲劳损伤参量
    2.4.2 应力类疲劳损伤参量
    2.4.3 应变能密度
  2.5 本章小结
第3章 橡胶材料的基础力学性能试验与有限元分析
  3.1 橡胶基础力学性能试验
    3.1.1 单轴拉伸试验
    3.1.2 等双轴拉伸试验
    3.1.3 平面拉伸试验
  3.2 橡胶本构模型参数的拟合
  3.3 橡胶悬置的有限元仿真
    3.3.1 橡胶悬置介绍
    3.3.2 三维模型的简化处理
    3.3.3 网格划分
    3.3.4 材料的属性定义
    3.3.5 定义分析步
    3.3.6 相互作用、载荷和边界条件
    3.3.7 有限元计算结果分析
  3.4 本章小结
第4章 橡胶悬置的疲劳寿命计算
  4.1 引言
  4.2 橡胶悬置的疲劳寿命预测模型
    4.2.1 哑铃状橡胶试柱疲劳试验
    4.2.2 材料参数的求取
    4.2.3 橡胶悬置疲劳寿命的预测
  4.3 橡胶悬置疲劳寿命的实测
    4.3.1 准备阶段
    4.3.2 试验阶段
    4.3.3 结束阶段与数据处理
  4.4 本章小结
第5章 橡胶悬置的结构优化
  5.1 橡胶悬置的结构参数
  5.2 橡胶悬置各结构参数对其疲劳寿命的影响研究
    5.2.1 橡胶主簧夹角
    5.2.2 橡胶主簧宽度
    5.2.3 橡胶主簧厚度
    5.2.4 橡胶主簧倒角半径
  5.3 橡胶悬置的静刚度预测模型
    5.3.1 橡胶悬置静刚度的预测
    5.3.2 橡胶悬置静刚度的实测
    5.3.3 结构参数对橡胶悬置静刚度的影响
  5.4 正交试验法
  5.5 橡胶悬置结构的多参数优化
  5.6 本章小结
第6章 结语和展望
  6.1 结语
  6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
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