柔性接头由弹性件与增强件交替粘接而成,是固体火箭发动机柔性喷管的重要组成部分,在不同容压、不同振幅和波形的摆动形式中,柔性接头会受到拉、压、剪、拉剪、压剪等荷载的联合作用,在长期贮存检测和工作中易发生疲劳失效。由于很难开展柔性接头疲劳试验获取摆动寿命,因而有限元仿真成为研究柔性接头可靠性不可或缺的方法。此外,当前还未有关于柔性接头疲劳摆动寿命研究的文献报道,因此开展柔性接头承受燃烧室不同内压下的摆动寿命预估及损伤分析研究具有重要工程意义。本文通过对橡胶材料和粘接界面的疲劳损伤研究,提出一种预估柔性接头摆动疲劳寿命的有限元仿真方法。论文主要完成如下研究:(1)根据柔性接头的结构特点及摆动时可能造成的损伤情况,提出适应其寿命分析的有限元寿命预估方法。选用哑铃型试样和四重片试样进行有限元仿真寿命试算,通过试算结果对比及柔性接头结构分析,筛选了四重片试件进行后续力学性能试验及疲劳剪切寿命试验。(2)根据柔性接头的工作特点,开展天然橡胶材料的力学性能试验,获取适合柔性接头摆动时的弹性件本构模型参数。开展四重片试样疲劳试验,获得不同剪切载荷比下的应力-循环寿命曲线,得到天然橡胶材料的S-N曲线。确定柔性接头疲劳寿命预估的材料参数、边界条件、仿真工况等。(3)采用四重片试件进行剪切疲劳寿命实验,获得不同应变、频率组合条件下的疲劳寿命,与仿真结果对比,发现计算误差小于13%,验证了本文提出的柔性接头有限元仿真预估摆动寿命方法的正确性。(4)根据提出的柔性接头寿命预估方法,在有限元计算应力时考虑界面损伤的影响,进行不同内压工况下的寿命预估。结果表明,该柔性接头弹性件与后法兰之间的粘接界面损伤程度最大,疲劳损伤也最先发生于该界面。随容压的增加柔性接头的摆动寿命先增大后减小,在3MPa附近达到寿命极大值,较低或较高内压均不利于柔性接头摆动安全。(5)开展不同频率下柔性接头摆动的仿真与试验研究,得到低频循环载荷条件下频率与摆动寿命的关系规律,0.1Hz摆动寿命最小,0.01Hz、0.5Hz的摆动寿命均大于0.1Hz的摆动寿命。高频振动(30Hz)载荷对柔性接头寿命影响小,几乎不能导致柔性接头失效。进行柔性接头构件的疲劳寿命分析试验,进一步验证本文所述方法的正确性。