机械工程学报

作者：刘湘楠, 杨宇鑫, 石伟, 何宽芳

单位：1. 湖南科技大学机电工程学院 湘潭 411201;2. 诺博橡胶制品有限公司 保定 071000;3. 河北省汽车减震与密封橡胶产品技术创新中心 保定 071000;4. 佛山大学机电工程与自动化学院 佛山 528225

关键词：天然橡胶,疲劳寿命,单轴疲劳,物理模型,数据驱动；

基金：国家自然科学基金资助项目(52405151)。

在现有的天然橡胶疲劳寿命预测模型中，物理模型存在建模复杂、适用范围窄等问题，而数据驱动模型始终受限于小样本工况，导致疲劳寿命预测精度低。为解决上述问题，融合物理建模方法的理论优势和数据驱动方法的高效性，提出了一种物理-数据融合驱动的天然橡胶疲劳寿命预测建模方法。该模型以对数应变幅值、应变比为输入变量，以实测疲劳寿命与物理模型预测寿命之间的相对误差值为输出变量。根据天然橡胶单轴疲劳试验数据，分别建立了基于裂纹萌生法的天然橡胶疲劳寿命预测物理模型、基于支持向量机的数据驱动模型以及物理-数据融合驱动模型。以天然橡胶实测疲劳寿命为基准，比较了三种模型的预测精度。研究发现，相较于现有的疲劳寿命预测模型，物理-数据融合驱动模型在预测精度方面表现更佳，预测寿命均分布在实测寿命的1.5倍分散线内。研究结果表明：利用物理-数据融合驱动模型能够更精准地预测天然橡胶的疲劳寿命，从而为天然橡胶结构件的抗疲劳设计提供理论依据。

来源：2025年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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