轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器有限元优化设计与疲劳寿命研究

摘要

为了提高轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器服役疲劳寿命，该文基于等效撕裂能法，应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件，对锥形橡胶弹簧减振器进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先应用ABAQUS软件构建锥形橡胶弹簧减振器有限元模型，有限元数值模拟结果表明，原结构的刚度系数和疲劳寿命均不满足结构设计要求.其次，采用正交数值试验方法，分析锥形橡胶弹簧减振器几何参数对其疲劳寿命的影响，结果表明第一层橡胶的厚度和长度对结构的疲劳寿命有显著影响，而第四层橡胶的厚度影响最小；以最小应变为优化目标，以正交数值试验确定的几何参数为设计变量，建立二阶响应面模型，并利用多岛遗传算法对刚度约束条件下的锥形橡胶弹簧减振器进行单目标多因素优化设计.结果表明优化后的结构刚度系数为0.630 kN/mm,在设计刚度系数范围内，疲劳寿命为496.3万次，而设计疲劳寿命为350万次，疲劳寿命和刚度均满足设计要求.最后，对数值计算结果进行试验验证，结果表明计算疲劳寿命与试验结果吻合良好，模拟的疲劳失效位置与试验结果相符.

关键词

锥形橡胶弹簧减振器 / 优化设计 / 疲劳寿命 / 刚度 / 有限元