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1 橡胶弹性元件在轨道车辆上的应用1

1.1 概述2

1.2 弹性元件的主要作用及其特性3

1.2.1 弹簧装置的主要作用3

1.2.2 弹簧的主要特性3

1.2.3 轨道车辆应用橡胶弹性元件的优缺点4

1.2.4 橡胶弹性元件设计时的注意事项4

1.3 轨道车辆应用的橡胶弹性元件5

1.3.1 轴箱定位装置5

1.3.2 二系悬挂装置12

1.3.3 限位装置21

2 有限元分析基础理论23

2.1 有限元分析方法概述24

2.1.1 有限单元法的发展25

2.1.2 有限元分析方法基本概念27

2.2 有限元分析计算模型30

2.2.1 结构几何模型30

2.2.2 有限元分析网格模型31

2.3 有限元分析求解37

2.3.1 单元分析37

2.3.2 整体分析37

2.3.3 结构求解38

2.4 有限元计算结果分析38

2.4.1 结构变形分布39

2.4.2 结构应力分布39

3 橡胶材料有限元分析基础41

3.1 橡胶材料的基础试验及参数拟合42

3.1.1 橡胶基础试验类型42

3.1.2 橡胶材料的基础试验42

3.1.3 橡胶材料的本构模型及系数定义45

3.1.4 黏弹性试验及材料参数拟合51

3.2 橡胶材料的隔振原理52

3.2.1 橡胶隔振材料的刚度特性53

3.2.2 橡胶隔振系统的隔振特性54

3.3 橡胶弹性元件几种典型失效形式57

3.3.1 功能性失效57

3.3.2 破坏性失效59

3.4 ABAQUS有限元分析软件简介60

3.4.1 ABAQUS的主要分析功能61

3.4.2 ABAQUS的主要模块61

3.4.3 ABAQUS的分析步骤62

3.4.4 ABAQUS/CAE界面简介63

4 橡胶弹性元件设计技术例解65

4.1 橡胶堆旁承设计66

4.1.1 旁承的结构与技术条件66

4.1.2 建立旁承的有限元模型66

4.1.3 定义材料属性和截面属性68

4.1.4 定义装配体和集合体69

4.1.5 网格划分69

4.1.6 定义耦合约束73

4.1.7 设置分析步73

4.1.8 定义边界条件和载荷74

4.1.9 提交分析作业78

4.1.10 后处理78

4.1.11 性能参数测试和误差分析82

4.2 橡胶球铰设计83

4.2.1 结构与技术条件83

4.2.2 用ABAQUS/CAE创建模型84

4.2.3 建立有限元分析模型87

4.2.4 作业功能模块96

4.2.5 后处理97

4.2.6 其他分析99

4.2.7 有限元分析结果与试验验证99

4.3 轴箱橡胶弹簧设计102

4.3.1 轴箱橡胶弹簧的结构102

4.3.2 创建部件102

4.3.3 定义材料属性104

4.3.4 定义截面属性106

4.3.5 装配部件106

4.3.6 设置分析步107

4.3.7 设置相互作用108

4.3.8 定义荷载和边界条件109

4.3.9 划分网格109

4.3.10 分析求解111

4.3.11 后处理112

4.3.12 有限元分析结果与试验结果对比114

4.4 抗侧滚扭杆设计115

4.4.1 抗侧滚扭杆刚度理论计算115

4.4.2 抗侧滚扭杆结构有限元分析假设与技术条件116

4.4.3 建立几何模型117

4.4.4 定义材料属性119

4.4.5 定义装配120

4.4.6 网格划分120

4.4.7 定义耦合约束127

4.4.8 设置分析步130

4.4.9 定义边界条件和载荷131

4.4.10 提交分析作业132

4.4.11 后处理133

4.4.12 有限元分析结果与试验结果对比分析136

4.5 空气弹簧设计137

4.5.1 空气弹簧结构137

4.5.2 空气弹簧系统模型138

4.5.3 空气弹簧系统单元类型139

4.5.4 空气弹簧系统材料类型140

4.5.5 空气弹簧系统装配及垂向承载141

4.5.6 空气弹簧系统垂向承载特性分析141

4.5.7 有限元分析结果与试验结果对比分析143

5 橡胶弹性元件有限元高级技术145

5.1 网格划分技术研究146

5.1.1 橡胶大变形分析的网格布局146

5.1.2 网格特征对模拟橡胶自由面形变的影响150

5.1.3 网格重划技术在橡胶弹性元件分析中的应用153

5.2 有限元分析精度技术研究156

5.2.1 轴箱橡胶弹簧蠕变特性分析156

5.2.2 沙漏效应的探讨159

5.2.3 橡胶弹性元件多向承载分析163

5.3 稳定性分析技术研究167

5.3.1 压缩型橡胶弹簧的稳定性分析167

5.3.2 剪切型橡胶弹簧的稳定性分析169

6 橡胶弹性元件疲劳寿命预测技术175

6.1 高级疲劳软件FE-SAFE的基本功能176

6.2 橡胶材料疲劳理论与试验研究177

6.2.1 有限寿命设计与损伤累积理论178

6.2.2 橡胶材料疲劳理论研究178

6.2.3 橡胶材料撕裂能试验180

6.3 橡胶球铰的疲劳寿命预测分析183

6.3.1 动应力应变的获取途径183

6.3.2 橡胶材料疲劳性能数据库的定义184

6.3.3 计算结果与试验验证185

6.4 橡胶弹性元件疲劳寿命预测技术展望186

参考文献187

后记189