橡胶衬套疲劳仿真技术

1、橡胶衬套CAE网格模型的建立

考虑到橡胶的大变形，需要采用六面体网格单元进行仿真计算，才能得到正确的结果。但是，如果模型结构复杂，六面体建模往往难度很大。橡胶衬套需要考虑整车NVH性能，各个方向上的刚度要求不一样，因此结构设计的较为复杂，使得六面体网格建模非常困难。针对不同的橡胶衬套，我们制定了各种不同的衬套建模方法。下图是某摆臂舒适性衬套的建模方法。

2、基于ABAQUS的橡胶衬套应力应变计算

基于ABAQUS软件，选择合适的橡胶本构模型，就可以进行橡胶衬套的应力应变计算。橡胶衬套因为要保证整车的NVH性能，一般运动行程都很大，因而衬套的应变极大，应力应变非线性计算时，容易不收敛，无法进行下一步的疲劳计算。通过调整有限元模型，增加收敛控制系数，提高沙漏刚度等手段，可以得到收敛结果。

3、橡胶材料疲劳参数的获得

橡胶裂纹扩展法，主要研究预先存在于结构中的初始微小裂纹在各种使用环境下，扩展到临界尺寸的循环次数。橡胶零件的寿命绝大多数取决于小裂纹的生长。通过一系列疲劳试验，可以获得橡胶裂纹扩展率与能量释放率之间的关系，组成裂纹扩展参数模型。采用Lake-Lindley 模型来进行疲劳寿命研究，并进行材料试验，获得该疲劳模型的必要参数，即裂纹扩展Lake-Lindley模型。

4、基于FE-SAFE RUBBER的橡胶衬套疲劳计算

FE-SAFE RUBBER模块，是目前唯一商用化的橡胶疲劳分析软件。输入零件应力应变结果以及载荷历程后即可进行计算。支持多种应力应变计算软件接口，如NASTRAN、ABAQUS、DYNA等。自带多种常用橡胶的疲劳参数曲线，并且支持实际疲劳试验参数。

5、橡胶衬套疲劳仿真典型案例

下图是某悬置衬套的疲劳仿真计算结果。可以看出损伤最大位置和应力应变的最大位置是不同的，所以有必要进行疲劳仿真分析。

橡胶疲劳仿真技术，目前还有很多难题需要攻关解决。橡胶的大应变计算还是不稳定：比如橡胶材料种类繁多，不同产家的橡胶配方也不一样，我们只完成了几种橡胶的材料试验，也花费了大量的经费，每种橡胶都进行材料试验，肯定是不切实际的。比如，仿真结果与实际结果的差异，还需要进一步的对标。所以，橡胶疲劳仿真技术的发展，任重而道远！