[发明专利]一种车用橡胶减振件疲劳性能预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车用橡胶减振件疲劳性能预测方法。

背景技术

动力总成悬置系统包括橡胶悬置件和支架连接件，其作为汽车关键的连接结构，不仅要提供良好的隔振性能，还需要满足子系统的安全性、耐久性等要求。对于悬置结构中起隔振作用的橡胶减振件，其疲劳耐久性能显得尤为重要。因此，如何提高橡胶减振件的疲劳耐久性能，就成为橡胶减振器生产企业急需解决的问题。现阶段，评价橡胶减振器的耐久性能是通过疲劳测试来完成，这种方法缺点是试验周期长，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车用橡胶减振件疲劳性能预测方法，以解决现有技术试验周期长，成本高的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种车用橡胶减振件疲劳性能预测方法，包括下列步骤：

①按类型定义橡胶减振件的台架疲劳耐久试验要求，确定结构局部疲劳失效热点区域；

②选取试验载荷作为疲劳设计载荷，采用有限元法计算初始结构的应变分布；

③利用橡胶材料应变-寿命（ε-N）曲线计算热点区域载荷寿命，并根据线性疲劳累积损伤理论评估悬置结构整体疲劳寿命；

④与疲劳耐久试验要求的寿命值进行比较，评判结构设计的合理性并进行结构疲劳优化。

所述的步骤②中选取Mooney-Rivlin模型作为悬置有限元计算的材料输入。

所述的步骤②中采用的有限元法包括如下步骤：

（1）利用Hypermesh软件对橡胶减振件进行网格划分；

（2）利用ABAQUS软件建立分析模型；

（3）将步骤①中定义的试验要求所得到的疲劳载荷输入到ABAQUS软件中，计算得到应变分布。

所述的步骤③中采用橡胶哑铃试片，进行不同平均应变和不同应变幅值的疲劳拉伸试验，统计试验结果并归纳其寿命与平均应变和应变幅值的关系，将平均应变和应变幅值组成的矩阵等效为最大主应变，从而获得所述的橡胶材料的应变-寿命（ε-N）曲线。

所述的步骤③中N=κ*（ε）^β，其中N为载荷循环次数，即疲劳寿命，ε为热点处损伤参数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：此方法试验周期短、成本低廉，可在项目开展前期预测疲劳载荷损伤分布和零件寿命，评判结构设计的合理性，从而对减振件进行疲劳设计的优化。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例中动力总成后抗扭悬置总成的结构示意图；

图3为本发明实施例中橡胶减振件及其失效热点区域；

图4为本发明实施例中橡胶减振件有限元模型；

图5为本发明实施例中后悬置垂向力-位移曲线；

图6a)为本发明实施例中橡胶减振件应变分布的垂向正向工况；

图6b)为本发明实施例中橡胶减振件应变分布的垂向负向工况；

图7a)为本发明实施例中热点区域E应变分布的垂向正向工况；

图7b)为本发明实施例中热点区域E应变分布的垂向负向工况；

图8为本发明实施例中后悬置台架试验装夹方式示意图；

图9为本发明实施例中后悬置台架试验后产生失效裂纹的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

现以某动力总成后抗扭悬置中的橡胶减振件为例，进行橡胶减振件疲劳性能预测，包括如下步骤：

①按类型定义橡胶减振件的台架疲劳耐久试验要求，确定结构局部疲劳失效热点区域。

本例中的后抗扭悬置不仅承担动力总成扭矩载荷，还承受来自整车的垂向和纵向载荷。试验表明，路面激励产生的载荷更易造成其疲劳失效，因此这里仅讨论其整车垂向的结构疲劳。此零件台架强度试验要求是：以5Hz的速度沿整车垂向加载±2000N，40万次后橡胶无明显裂纹。

后抗扭悬置的疲劳失效通常出现在橡胶减振件主簧与内芯子和外管的圆角过渡处，橡胶限位块区域存在疲劳风险可能性较小，因此在橡胶减振件的主簧上定义了如图3所示的五个疲劳失效热点区域A、B、C、D与E。

②选取试验载荷作为疲劳设计载荷，采用有限元法计算初始结构的应变分布。