文档介绍：振动与冲击
第 29 卷第 12 期 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol. 29 No. 12 2010
船用橡胶隔振器寿命评估方法研究
丁家松张欢 2 童宗鹏 2 张泉南 2
(1海军驻七一一研究所军事代表室,上海 200090:2. 中国船舶重工集团公司第七一一研究所,上海 2∞090)
摘要:橡胶隔振器随使用时间延长会逐渐老化,阐述了橡胶的老化机理和橡胶隔振器的功能特性和失效判断准
则,并提出基于加速等效疲劳试验和热空气加速老化试验的橡胶隔振器寿命评估方法,使用该方法评估了某型船用隔振器
的使用寿命。
关键词:橡胶隔振器;老化;寿命奸估;加速
中图分类号 TB535 文献标识码 A
橡胶隔振器具有弹性范围大、阻尼高、与金属粘结素的影响,其原有的机械性质、外观、形状等随着时间的
好、可自由选择形状、能同时承受多向载荷等诸多优点, 推移而发生变化,这种现象称为橡胶的老化。导致橡胶
己广泛应用于舰船各类动力机械设备的隔振。橡胶在使材料老化的外部环境因素主要有温度、氧气、臭氧、油脂、
用和贮存过程中会发生疲劳和老化现象,其性能会随着静动态载荷等。
时间的增加而逐渐下降甚至失效,合理预估橡胶隔振器 温度和氧的影晌
的使用寿命对其进行适当的定期维护和替换,有利于提橡胶的分子链在由硫磺等进行交联的部分通过氧
高船舶设备的安全性和隔振器使用、维修的经济性。因产生氧化反应,结果致使聚合物的分子链及其交联部分
此,研究橡胶隔振器寿命评估方法并在产品研发时对其产生断裂和再结合,使橡胶的强度、永久变形率等物理性
寿命进行验证,具有重要的实际意义。能发生变化,温度对这种氧化反应有促进作用。橡胶材
橡胶隔振器的结构多样性和材料非线性使得其设料氧化过程中,其物理性能变化速率常数与热力学温度
计很难采用适合的解析方法,因此早期的橡胶隔振器设的关系符合阿雷尼乌斯方程,常用来推断橡胶的寿命[4] 。
计开发多采用经验设计加反复试验修正的方法。自 20 臭氧的影晌
世纪 70 年代中期以来,由于橡胶本构关系理论的发展和当橡胶受到处于拉伸状态的应力时,橡胶表面产生
计算机硬件性能的提高,一些商用有限元软件如与拉伸应力方向垂直的局部性龟裂。这种龟裂只有在变
ABAQUS 、 ADINA 等,逐步具有橡胶材料的非线性大变形形(或应力)超过临界值时才发生。为了防止臭氧龟裂,
超弹单元的计算能力,使得有限元分析逐步成为橡胶隔可以在胶料中加人抗臭氧剂或在橡胶制品表面涂覆抗臭
振器设计的重要技术手段。近年来国内对于橡胶隔振器氧涂料进行防护。
性能的设计计算方法已有较多研究,能够较好地预测隔 油脂等溶剂的影晌
振器的性能[1 -3] 。但是,目前国内对橡胶隔振器寿命的油脂和有机榕剂会使橡胶榕胀,造成橡胶的物理机
相关研究很少,有些文献介绍了橡胶材料疲劳或热氧老械性能降低。对于具备耐油要求的橡制品,最好选用耐
化性能方面的相关研究,橡胶隔振器使用中要经历静动油性橡胶。
态载荷和温度、大气等环境条件,寿命评估应从其功能特 载荷的影晌
性出发,并考虑各种环境因素的影响。橡胶隔振器在使橡胶件承受载荷大于一定数值时,虽然不再增加载
用条件下的疲劳和老化直