橡胶材料的疲劳特性的检验方法

摘要：

橡胶材料的疲劳特性是影响材料的强度和韧性的重要因素。因此，设计一种方法来检测橡胶的疲劳特性是必要的，在这篇文章中介绍了一种新设计的检测机。这种方法是为了检测在重复载荷下的疲劳特性，如：每次循环的疲劳增长，用一种纯几何剪切学在定义了一系列张紧力的情况下，用断裂能量方程。检测也可以观察检测温度和载荷频率的影响，一个高倍CCD摄象机用来跟踪疲劳破坏的路径。一种新的测量方法遵循疲劳增长率和断裂能量增长的规律。对NR,SBR的混合物组成的橡胶和大量的典型的NR橡胶做了比较发现，一般情况下，NR混合物组成的橡胶比SBR混合物组成的橡胶数值低，这表明NR橡胶比SBR橡胶更耐疲劳。

1.介绍

一些橡胶制品比如轮胎，是汽车的重要组成部分不仅支撑它的载荷而且确保它们的刹车和牵引，在使用中受制于动力弯曲，由于疲劳的出现和里程的增加而失灵。这种现象被称为疲劳，是在循环载荷伴随着微小裂纹在橡胶矩阵中自然发生的裂纹引起的失灵。

  最近，Ellul对橡胶的机械疲劳做了一个详细的评论。疲劳寿命通常定义为在可控的特殊压力或者可控的张力作用下将一个试验件变成两个所经过循环的次数。由于断裂在试验件的任意一个缺陷处都会产生，所以疲劳寿命的试验数据可能有点分散。因此，在规定的时间内对大量的试验件的疲劳寿命取平均值是必要的。决定疲劳寿命的检测方法如下：在拉紧或压缩之间的固定力的周期载荷，由扭转变形引起的抗剪切力，和在一个尺度或两个尺度内的抗弯曲力。这些传统方法的缺点之一是控制弯曲应变比较困难，因为它取决于橡胶的模数。因此，橡胶制品的疲劳寿命对所受应力的大小和类型很敏感，不仅和产品的产地有关还和它受的复杂的应力类型有关。

疲劳寿命优化的科学基础是由在一系列断裂能量的作用下的疲劳断裂增长率决定的。实际上，橡胶制品经常受到机械特性的累积破坏，最后由于机械疲劳而失灵，例如：一段时间内在正弦曲线应力的激发下持续断裂的增长。因此，橡胶材料的断裂增长特性必然是一个确定它们的强度和韧性的因素。

疲劳断裂的增长不仅受到材料变量的影响例如橡胶的种类，而且还受到测量条件的影响例如测量频率，温度，扭转的幅度等。断裂增长是在晶体弹性绷带中的断裂碎片中的诱导增长的晶体。另一方面，非晶体弹性绷带如SBR将遵循由时间决定的断裂增长行为。

在这篇研究报告中，为了研究橡胶材料疲劳断裂的性质，使用了一种先进的测量方法和一种新设计的检测机器。它能精确测量温度和频率对疲劳断裂增长的影响。

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