现阶段,我国轨道交通行业迅猛发展,其在蓬勃发展的同时也对轨道结构的各个部件提出了更高的要求。扣件系统轨下橡胶垫板为轨道结构提供必要的弹性,列车运行的安全性又与橡胶垫板的疲劳性能息息相关。因此,开展对橡胶垫板疲劳寿命预测方法的研究,探究其在列车荷载作用下的疲劳寿命,对轨下橡胶垫板的优化设计具有重要的意义。本文以地铁扣件系统轨下橡胶垫板为研究对象,利用有限元法、多刚体动力学理论以及疲劳分析理论,预测了其在列车荷载作用下的疲劳寿命,并对橡胶垫板的结构型式进行了优化改进,具体内容如下所述。1、对橡胶试件进行了单轴拉伸试验,并通过COMSOL软件的优化分析模块将试验数据与6种橡胶材料超弹性本构模型进行了拟合,得到各模型的拟合参数和拟合误差,最终确定选用Neo-Hookean模型来模拟橡胶材料的变形特征,并确定了拟合参数。2、建立了地铁扣件系统轨下橡胶垫板简化有限元分析模型和地铁列车-轨道耦合动力学分析模型,计算了不同工况下钢轨的动力响应。3、借助多物理场耦合分析软件COMSOL建立了轨下橡胶垫板疲劳寿命预测模型,分析研究了不同列车荷载作用下橡胶垫板的疲劳寿命。结果表明:不同行车速度及钢轨波磨下橡胶垫板的疲劳寿命云图大致相同,其寿命随行车速度和钢轨波磨波深的增大而减小;钢轨波磨波深越大,波磨波长对橡胶垫板疲劳寿命的影响越明显。4、以橡胶垫板刚度和疲劳寿命为指标,对比分析了不同结构型式橡胶垫板的优劣。结果表明:在一定范围内,橡胶垫板的沟槽数量越多、宽度和深度越大,垫板的刚度越小,弹性越好;在保证承载能力要求的基础上,橡胶垫板沟槽数量越多、深度越大,其疲劳寿命越大。5、与沟槽型橡胶垫板相比,平板型橡胶垫板的疲劳寿命较大,但弹性较差。因此,欲获得弹性较好的橡胶垫板,在设计时应避免采用平板型结构。