随着轨道交通的迅猛发展,人们对车辆的安全性、舒适性和可靠性提出了更高的要求。橡胶弹性减振元件以其良好的减振和隔振性能,被愈来愈广泛的用于轨道车辆减振系统中。橡胶弹性减振元件在轨道车辆系统中起牵引、悬挂、隔振、缓冲的作用,使用工况复杂,受到交变应力作用,其使用寿命直接关系到整车的安全性和可靠性,因此研究它们在长期机械载荷作用下的疲劳、断裂行为,进行比较准确的强度分析和寿命预测,为其结构的优化设计提供理论指导,具有重大使用价值和现实意义。本文采用断裂力学方法研究橡胶材料的断裂、疲劳特性,以撕裂能为主要参量,建立橡胶减振材料的疲劳寿命预测模型。通过典型橡胶弹性减振元件—锥形簧的非线性有限元分析,研究复杂应力状态下橡胶材料等效应力的计算方法,将复杂应力作用下橡胶弹性元件的疲劳问题转化为单向应力作用下的疲劳问题,从而对橡胶弹性元件进行疲劳寿命预测,最后通过锥形簧的疲劳试验结果对模型进行验证。全文分两部分:第一部分首先对现有橡胶材料的本构模型进行分析研究,并利用橡胶力学性能实验数据拟合3阶、4阶和5阶超弹Ogden本构模型的参数,用于后面锥形簧的非线性有限元分析。其次,基于断裂力学理论,研究带单边预制切口拉伸(SENT)试样的应变能、撕裂能与试样切口长度和伸长率之间的关系,通过有限元仿真计算,建立SENT试样的J积分与撕裂能间的定量关系。第三,根据橡胶材料撕裂能与裂纹扩展率的幂律关系,利用纯剪切NR68橡胶试样的裂纹扩展疲劳试验数据,得出以撕裂能范围为损伤参量的橡胶材料疲劳寿命预测模型,为橡胶减振元件的疲劳寿命评估奠定基础。第二部分通过对锥形簧进行非线性有限元仿真,分析其静强度和刚度特性,并根据橡胶材料的力学特性计算锥形簧的等效应力分布,求出危险部位的撕裂能范围;利用橡胶材料的疲劳寿命预测模型对锥形簧疲劳寿命进行预测,并与锥形簧疲劳台架试验结果进行对比,分析产生误差的主要原因和影响因素。最后,对全文的主要工作和结论进行总结,并对今后工作提出展望。