随着高速列车的快速发展,轨道车辆已成为当前交通运输的重要组成部分,是我国快捷旅客运输的主流工具。当轨道车辆在铁轨上运行时,由于行驶轨道线路不可能是完全理想状态下的平直轨道,因而不可避免的会对行驶中的轨道车辆产生各种各样的振动激励,从而对运行中的轨道机车的舒适性、平稳性和安全性产生影响。为此,在轨道交通中大量的采用橡胶弹性元件,这些弹性元件主要起到衰减振动,提高机车的舒适性和平稳性。作为轨道交通上使用的橡胶弹性元件,其可靠性直接关系到轨道机车的安全可靠性。尤其在高速运行的列车上,橡胶弹性元件是关键的零部件,一旦发生故障问题将危及整车的安全。橡胶弹性元件在使用过程中承受多向载荷作用,疲劳破坏是其主要的失效形式。因此,准确评估橡胶弹性元件在周期载荷作用下的使用寿命,为橡胶弹性元件的设计和开发提供理论依据,具有非常重要的工程实用价值。本文主要内容分为六章:第一章综述了国内外关于橡胶疲劳的研究方法与研究现状,讨论了橡胶疲劳寿命的主要影响因素;第二章综述了六种常用的超弹性本构模型,进行了橡胶材料基础力学实验,利用本构实验数据对六种经典的超弹性本构模型进行了拟合,确定了用于有限元分析的本构模型参数;第三章综述了现有的被广泛应用的橡胶动态疲劳裂纹增长模型,进行了橡胶材料疲劳特性实验,确定了模型中的相关参数;第四章利用基于开裂能理论的疲劳寿命分析方法,对平板橡胶堆进行了寿命预测,并进行了产品验证性实验;第五章基于连续介质损伤力学理论,用三阶Ogden应变能函数导出橡胶材料疲劳损伤演化方程,建立了以等效应变范围为损伤参量的疲劳寿命预测模型,利用橡胶多轴疲劳试验数据拟合确定寿命预测模型参数,并对轨道交通中使用的平板橡胶堆进行了寿命评估;第六章借助有限元分析软件,对平板橡胶堆进行了耐疲劳优化,通过优化的方法改善产品的结构设计缺陷,提高产品的使用寿命。最后,对论文的所有研究工作进行了总结,并对今后的研究工作提出了展望。