为了合理控制轨道车辆在运行的过程中产生的噪音和振动,提高减振降噪的效果,保证乘车的舒适性,轨道车辆在车体和转向架的设计上已经大量的使用了橡胶弹性减振元件。橡胶弹性元件的刚度是影响轨道车辆行驶舒适性和安全性的一个非常重要的因素,准确地计算和有效地预测刚度是橡胶弹性元件设计和研发的重要方面。但是从以往大量的有限元仿真计算值与实验结果比较可以看出,目前使用的有限元分析法在仿真计算橡胶元件的多向刚度时,由于没有考虑橡胶材料的Mullins软化效应以及Mullins软化效应的诱导各向异性,仿真刚度值(尤其是横向刚度值)与实验结果有较大差异。本文通过实验研究Mullins软化诱导各向异性,提出了在考虑橡胶材料的Mullins软化诱导各向异性的情况下,进行橡胶弹性元件多向刚度仿真分析的新方法。首先,为准确描述橡胶材料的超弹特性,深入研究了现有常用的橡胶材料超弹本构模型,利用在美国Axel实验室进行的橡胶试样基础力学实验数据,应用ABAQUS软件自带的本构参数拟合工具,对三种超弹本构模型参数进行了拟合,获得了较为精确的橡胶材料超弹本构模型参数。其次,针对目前橡胶弹性元件的多向刚度有限元仿真与实验测试过程存在的差异,深入分析了仅使用超弹本构理论仿真橡胶材料应力响应的缺陷。深入研究了橡胶材料的Mullins软化效应及其诱导各向异性的基本性质和产生机理。分析了现有商业有限元分析软件集成的伪弹性理论将Mullins软化效应近似为一种各向同性的软化的仿真缺陷。再次,为了能够在有限元仿真计算中充分考虑Mullins软化诱导各向异性,本文创新性地进行了多载荷水平双向载荷历程的橡胶试样单轴拉伸实验,研究Mullins软化诱导各向异性对橡胶材料轴向拉伸性能的影响;同时还进行了多载荷水平的双向载荷历程拉/剪试样实验,研究经过轴向拉伸后,Mullins软化诱导各向异性对橡胶材料剪切性能的影响。通过对两类双向载荷历程实验的各个载荷水平下两个方向的滞回环分别进行对比分析,验证了Mullins软化诱导各向异性对橡胶试样两个方向的刚度具有不同的影响,并以残差平方和均值做参考,分析这种影响程度的变化规律。然后创新性的利用橡胶双向载荷历程实验数据,分别拟合了橡胶材料的垂向载荷软化参数和横向载荷软化参数。通过两组软化参数,定量分析了不同类型载荷和不同载荷水平下橡胶材料的Mullins软化诱导各向异性。创新性地提出了多向承载下橡胶弹性元件多向刚度仿真分析方法。以多向承载的某锥形空气弹簧辅助簧多向刚度仿真分析为实际算例,运用网格重画技术创新性地将垂向载荷和横向载荷分为两个分析步依次加载,在每个分析步中分别计算模型的垂向刚度和横向刚度,模拟Mullins软化诱导各向异性的影响。使用残差平方和均值,将有限元仿真的刚度曲线与锥形辅助弹簧台架刚度实验曲线进行对比,验证了多向刚度仿真分析方法具有良好的实用性和较高的计算精度。最后,对论文工作做了梳理和总结,分析了已完成工作的不足之处,提出课题展望。