胡 石 周易文

（1、南京中车浦镇海泰制动设备有限公司，江苏 南京 211800 2、中国航发北京航空材料研究院，北京 100095）

CR200J 动集动车组的基础制动夹钳为了减振和隔冲[1]，采用一种锥形橡胶衬套柔性吊装到车辆转向架上。其中锥形橡胶衬套为橡胶与金属硫化粘接成一体，橡胶材料具有高弹性和较好的阻尼，可以实现这类产品的减振隔冲要求。锥形橡胶衬套是基础制动夹钳单元的重要隔振元件，目前其产品使用寿命一般为3～4 年。随着铁路运营降本增效的要求，设计单位希望将这类产品的使用寿命延长到8 年，从而与转向架厂修期匹配，降低检修成本。本文结合ANSYS 有限元计算和橡胶材料加速疲劳优化方法进行锥形橡胶衬套的延寿研究。

1 锥形橡胶衬套有限元分析

1.1 工作载荷

根据R200J 动集动车组设计运行路线工况和设计要求，制定了锥形橡胶衬套各向工况载荷条件如表1。其中锥形橡胶衬套为动态疲劳件，目前使用寿命为4 年，其疲劳要求为每个方向能够承受100 万次动态循环。为了实现锥形橡胶衬套延寿至8 年的设计，产品的耐动态使用次数也将相应增加，即产品能够满足各向200 万次的动态疲劳循环。

1.2 有限元模型

锥形衬套结构如图1（a）所示，采用ANSYS 分析软件建立三维有限元模型如图1（b）所示，其中橡胶材料为为65 邵尔A硬度的天然橡胶，金属材料为42CrMo，有限元模型中材料物理参数见表2。橡胶材料单元采用Hyper58 超弹单元，（转下页）本构模型采用Mooney-Rivlin[2]；金属销采用Solid 45 实体单元；橡胶- 金属是粘接成型，在有限元模型中采用粘合处理，把橡胶与金属粘接视为非常牢固，简化有限元模型。……