不同损伤参量对橡胶隔振器疲劳寿命预测结果影响的研究

doi:10.3901/JME.2016.02.116

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (2): 116-126.doi: 10.3901/JME.2016.02.116

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不同损伤参量对橡胶隔振器疲劳寿命预测结果影响的研究

上官文斌^1,2, 段小成^1,2, 刘泰凯¹, 王小莉¹, 郑国峰¹, 俞斌³

1. 华南理工大学机械与汽车工程学院广州 510640；
2. 宁波拓普集团股份有限公司宁波 315800；
3. 泛亚汽车技术中心有限公司上海 201201

收稿日期:2015-05-13 修回日期:2015-10-10 出版日期:2016-01-15 发布日期:2016-01-15
通讯作者: 上官文斌，男，1963年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为超弹性、黏弹性、弹塑性建模和复杂耦合系统动力学特性计算分析、橡胶隔振器的系统振动控制和橡胶隔振器疲劳特性分析等。 E-mail：sgwb@scut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51275175)

Study on the Effect of Different Damage Parameters on the Predicting Fatigue Life of Rubber Isolators

SHANGGUAN Wenbin^1,2, DUAN Xiaocheng^1,2, LIU Taikai¹, WANG Xiaoli¹, ZHENG Guofeng¹, YU Bin³

1. School of Mechanical and Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640;
2. Ningbo Tuopu Group Co., Ltd., Ningbo 315800;
3. Pan Asia Technical Automotive Center Co., Ltd., Shanghai 201201

Received:2015-05-13 Revised:2015-10-10 Online:2016-01-15 Published:2016-01-15

摘要/Abstract

摘要： 基于橡胶哑铃形试件的疲劳试验结果，分别以最大主工程应变、最大主对数应变、最大主Green-Lagrange应变、八面体切应变、应变能密度、Luo等效应力、Saintier等效应力为损伤参量建立七种橡胶疲劳寿命预测模型。应用此七种模型预测某汽车动力总成橡胶悬置的疲劳寿命，对比不同寿命模型的预测效果。研究结果表明，以最大主工程应变、最大主对数应变、最大主Green-Lagrange应变、八面体切应变、应变能密度为损伤参量建立的寿命模型预测的疲劳寿命均在实测寿命的4倍分散线之内；以Luo应力、Saintiter应力为损伤参量建立的寿命预测模型的预测寿命落在实测寿命的2倍分散线之内。因此，以Luo应力、Saintiter应力为损伤参量建立的寿命预测模型预测效果更好，Luo应力、Saintier应力更适合作为疲劳损伤参量来预测橡胶隔振器的疲劳寿命。

关键词: 疲劳寿命, 损伤参量, 橡胶隔振器, 预测模型

Abstract: Based on the measured fatigue life of dumbbell cylindrical specimen, seven fatigue life prediction models using different damage parameters for predicting fatigue life of rubber isolators is presented. The damage parameters presented in this paper include the maximum principal engineering strain, maximum principal logarithmic strain, maximum principal Green-Lagrange strain, octahedral shear strain, strain energy density, Luo stress, Saintier stress. To investigate the effect of different damage parameters on the predicting fatigue life of rubber isolators, seven proposed prediction models are used to predict the fatigue life of a typical powertrain rubber mount. The fatigue life of the mount predicted by the seven models is estimated and is compared with the experimental fatigue life. The fatigue life calculated using the models with maximum principal engineering strain, maximum principal logarithmic strain, maximum principal Green-Lagrange strain, octahedral shear strain or strain energy density as the damage parameter is in agreement with the experimental fatigue life within a factor of four. The model using Luo stress or Saintier stress as damage parameter can predict the fatigue life within a factor of two, which is better than the other models. It’s concluded that the proposed model for fatigue life prediction with the Luo stress or Saintier stress can be used to estimate the fatigue life for rubber isolator.

Key words: damage parameters, fatigue life, prediction model, rubber isolator

中图分类号:

上官文斌, 段小成, 刘泰凯, 王小莉, 郑国峰, 俞斌. 不同损伤参量对橡胶隔振器疲劳寿命预测结果影响的研究[J]. 机械工程学报, 2016, 52(2): 116-126.

SHANGGUAN Wenbin, DUAN Xiaocheng, LIU Taikai, WANG Xiaoli,ZHENG Guofeng, YU Bin . Study on the Effect of Different Damage Parameters on the Predicting Fatigue Life of Rubber Isolators[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(2): 116-126.

参考文献

[1] LIU Xiaoang，SHANGGUAN Wenbin. Elastomeric components for noise and vibration isolation and control in the automotive industry[M]//DAVID C，DAVID E F，TOSHIO K，et al. Encyclopedia of automotive engineering. New Jersey：John Wiley & Sons Ltd.，2014：1-17.
[2] AYOUB G，NAÏT-ABDELAZIZ，ZAÏRI M F. Multiaxial fatigue life predictors for rubbers：Application of recent developments to a carbon-filled SBR[J]. International Journal of Fatigue，2014，66：168-176.
[3] MARS W V，FATEMI A. A literature survey on fatigue analysis approaches for rubber[J]. International Journal of Fatigue，2002，24：949-961.
[4] MARS W V. Multiaxial fatigue of rubber[D]. Toledo：The University of Toledo，2001.
[5] MARS W V，FATEMI A. Multiaxial fatigue of rubber：Part I：Equivalence criteria and theoretical aspects[J]. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures，2005，28(6)：515-522.
[6] 王小莉，上官文斌，刘泰凯，等. 填充橡胶材料单轴拉伸疲劳试验及疲劳寿命模型研究[J]. 机械工程学报，2013，49(14)：65-73. WANG Xiaoli，SHANGGUAN Wenbin，LIU Taikai，et al. Experiment of uniaxial tension fatigue and modeling of fatigue life for filled natural rubbers[J]. Journal of Mechanical Engineering，2013，49(14)：65-73.
[7] MARS W V，FATEMI A. Multiaxial fatigue of rubber：Part II：Experimental observations and life predictions[J]. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures，2005，28(6)：523-538.
[8] LUO R K，COOK P W，WU W X. Fatigue life prediction and verification of rubber to metal bonded springs[J]. Constitutive Models For Rubber III，2003，55-57.
[9] LUO R K，MORTEL W J，WU X P. Fatigue failure investigation on anti-vibration springs[J]. Engineering Failure Analysis，2009，16：1366-1378.
[10] SAINTIER N，CAILLETAUD G，PIQUES R. Multiaxial fatigue life prediction for a natural rubber[J]. International Journal of Fatigue，2006，28(5)：530-539.
[11] BONET J. Nonlinear continuum mechanics for finite element analysis[M]. New York：Cambridge University Press，1997.
[12] MARCO A M，JAIME T P. Comparison among equivalent stress predictions based on spherical，ellipsoidal and prismatic hulls[C]//ABM Annual Congress，2011：2644-2655.
[13] 上官文斌，刘泰凯，王小莉，等. 汽车动力总成橡胶悬置的疲劳寿命实测与预测方法[J]. 机械工程学报，2014，50(12)：65-73. SHANGGUAN Wenbin，LIU Taikai，WANG Xiaoli，et al. Methods for measuring and prediction fatigue life rubber mounts of vehicle powertrain[J]. Journal of Mechanical Engineering，2014，50(12)：65-73.
[14] GENT A N，THOMAS A G. Forms for the stored (strain) energy function for vulcanized rubber[J]. Journal of Polymer Science，1958，28(118)：625-628.
[15] 林丹，寇纪松，李敏强. 遗传算法的基本理论与应用[M]. 北京：科学出版社，2002. LIN Dan，KOU Jisong，LI Minqiang. The fundamental theory and application of genetic algorithm[M]. Beijing：Science Press，2002.
[16] RONALD E W. Probability and statistics for engineers and scientists[M]. London：Pearson Prentice Hall，2007.

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[1]	师陆冰, 张志宏, 闫晓青, 汤伟毕, 裴帮, 刘忠明. 三峡升船机齿轮齿条运行载荷与疲劳寿命研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(5): 119-129.
[2]	吴吉展, 魏沛堂, 刘怀举, 吴少杰, 朱才朝. 航空齿轮钢表面完整性与滚动接触疲劳性能关联规律研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(4): 284-295.
[3]	朱海华, 王健杰, 李霏, 刘长春, 蔡祺祥. 基于特征选择和SSA-LSTM的车间订单剩余完工时间预测[J]. 机械工程学报, 2024, 60(20): 388-402.
[4]	胡成亮, 苗宏量, 曾凡, 赵震, 汤敏俊, 汤晓峰. 热成形条件下软磁材料的磁感应强度预测模型[J]. 机械工程学报, 2024, 60(2): 132-139,149.
[5]	曹镜, 姚卫星, 梁德利, 王彬文. 不同温度下混合材料机械连接结构疲劳分析的SSF法[J]. 机械工程学报, 2024, 60(18): 138-145.
[6]	冯明祥, 蒋庆磊, 王旭艳. 零应力温度和模型简化对CCGA器件寿命评估的影响[J]. 机械工程学报, 2024, 60(12): 268-276.
[7]	郭江, 杨哲, 张鹏飞, 李琳光, 俞学雯, 潘博. FeCrAl合金化学机械抛光粗糙度预测模型研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(23): 310-319.
[8]	喻健, 缑百勇, 陈桂勇, 张腾, 马斌麟, 樊祥洪, 陈鑫, 王逸韬. 胶铆混合修理结构疲劳裂纹扩展性能分析[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 352-368.
[9]	谢里阳, 吴宁祥, 赵丙峰. 两阶段疲劳损伤等效方法与概率疲劳失效判据[J]. 机械工程学报, 2023, 59(16): 107-116.
[10]	谢家乐, 李增超, 王光, 姚天琪. 基于电热耦合效应的18650锂离子电池内外温度预测模型[J]. 机械工程学报, 2023, 59(16): 342-352.
[11]	张海, 王东坡, 高志伟. 焊接残余应力对超声冲击处理焊接接头疲劳寿命的影响[J]. 机械工程学报, 2023, 59(10): 124-133.
[12]	郑战光, 覃里杜, 谢昌吉, 潘淑琴, 孙腾. 晶体塑性疲劳指示因子研究方法综述[J]. 机械工程学报, 2022, 58(8): 105-116.
[13]	谢树强, 王斌杰, 王文静, 张浩楠, 李强, 姜朝勇. 基于动应力的地铁构架疲劳损伤与疲劳寿命计算[J]. 机械工程学报, 2022, 58(4): 183-190.
[14]	张红卫, 桂良进, 范子杰. 焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究[J]. 机械工程学报, 2022, 58(24): 102-110.
[15]	周长江, 王豪野, 靳广虎, 艾永生. 考虑残余应力的螺旋锥齿轮接触疲劳裂纹萌生-扩展寿命计算方法研究[J]. 机械工程学报, 2022, 58(23): 28-38.