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轴向组合式橡胶球结构的疲劳可靠性分析

  1.轴向组合式结构具有较小的应力和应变

突变结构简图

图1   突变结构简图

  相比传统的平轴和凸轴结构,轴向组合式结构的橡胶球与金属粘接面积要多出20 ~50%。图1是此次研制过程中尝试过的一种突变结构,其特点是采用了突变式橡胶截面,这种结构也能基本实现2.75:1的径/轴刚度比。而在实现同样刚度匹配的前提下,轴向组合式结构比突变结构具有较流畅的橡胶自由面。较大的粘接面积和流畅的橡胶型面都有利于降低橡胶的应力和应变。表1为轴向组合式结构与突变结构的应力和应变测试结果。

表1 轴向组合式结构与突变结构的应力和应变测试结果
项目 突变结构 轴向组合式结构 降低比例/%
径向刚度 11.9 11
轴向刚度 4.6 4
轴向应变 0.65 0.34 —47
径向应变 0.86 0.44 —59
轴向应力/MPa 6.7 3.1 —53.7
径向应力/MPa 15.8 6.9 —56.3

  2.轴向组合式结构具有较好的疲劳可靠性

  表2是轴向组合式结构与突变结构的疲劳试验结果,通过对比可以看出,轴向组合式结构的疲劳性能有非常明显的优势。

表2 径向疲劳试验结果对比
进程 试验条件 突变结构 轴向组合式结构
阶段1 (30±9)kN,300万次,4Hz 完好 完好
阶段2 (33±9.9)kN,100万次,4Hz 完好 完好
阶段3 (36±10.8)kN,50万次,4Hz 破坏 完好
阶段4 (39±11.7)kN,20万次,4Hz 完好
阶段5 (42±12.6)kN,10万次,4Hz 完好

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