橡胶疲劳寿命影响因素概述
就橡胶材料而言，它是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。
橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播
和扩展而导致的。按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。
橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。
使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高
应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。
天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。当疲劳生热的温度低于120℃时，天然橡胶制品内部将发生化学交联键的结构变化，主要是发生交联键及链段的热裂解反应，首先是多硫交联键减少，而单、双键逐渐增加。总的表现是交联键的密度在增加，宏观的表现为胶料的硬度和定伸应力增加。由于胶料内部发生了以上微观结构的变化，从而进一步造成产品内部的生热继续，当生热温度超过120℃(如到达130℃、140℃、150℃)时，橡胶材料总的交联密度逐步下降。疲劳破坏的最后阶段，橡胶材料的外观表现将接近混炼胶状态。此时的橡胶已经完全丧失弹性．产品也将失去了实际使用价值。
影响疲劳寿命的因素
弹性体的性质研究表明，在低应变疲劳条件下，橡胶的玻璃化转变温度愈高，耐疲劳破坏性能愈好；在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶耐疲劳破坏性能较好。疲劳裂纹增长也与弹性体种类有关，N R和B R对应变速率不敏感，而S BR等由于具有较大的粘弹性，对应变速率较为敏感。（针对这方面的研究和表述最多，但是与本次研究关系不大，因此简要带过）应变周期随频率的增加，橡胶的疲劳破坏加快，但当频率增加到一定程度后继续增加时，其疲劳寿命变化就不再显著。主要是由于低频条件下，机
械疲劳破坏引起的分子链断裂起决定作用;高频条件下，由于产生较大的升热，因此，破坏的主要原因已不是机械疲劳，而是高温引起的热降解，此时化学变化对橡胶的破坏起重要作用。另外，频率对非结晶橡胶有显著的影响，对结晶橡胶的影响不显著，因为非结晶橡胶存在叠加在动态割口增长上的时间依赖性连续裂纹增长。裂纹增长中的这种稳定增长部分在频率微0.2Hz以下非常重要，它的引发归根于粘弹性效应。对NR（天然橡胶）胶料的研究结果表明，最小应变增加时尽管能量输人降低，但样品的疲劳寿命却增加，说明施加于样品的最小应变是影响疲劳寿命的主要因素。还有许多橡胶制品的例子表明应变周期在很大程度上影响制品的性能。
操作温度操作温度对橡胶耐疲劳破坏性能的影响相当复杂，因为疲劳中同时发生了不可逆的化学变化(如降解)。另外高温还影响材料的模量和扯断伸长率。但在大多数试验中，随温度的增加，N R和S BR的疲劳寿命都降低，只是前者不如后者明显。
静态应力橡胶制品在使用时往往要预先加载，产生一定的变形，然后再进行疲劳实验，此预压力导致的应力称为静态应力，引起的变形，称为静态应变。
与金属的疲劳寿命随静态应力的增大而降低不同，橡胶的疲劳寿命随静态应力/应变的增加而增加，直至达到一个最大值，而后逐渐减小，并且应变结晶性橡胶和非应变结晶性橡胶疲劳寿命的增加的原因不同。前者因为橡胶在裂纹尖端发生了应变结晶，可以阻止裂纹的进一步增长;后者因为往复循环应变能的降低。
空气氛围空气氛围对橡胶疲劳裂纹增长的影响也比较显著。一般惰性环境(如氮气)使疲劳裂纹增长速率下降，氧和臭氧使疲劳裂纹增长加速。与氧的影响相比，臭氧裂纹可在更低的应力下发生，0．5×10-6的臭氧可以使疲劳裂纹增长速率增加40％-80％。
此外，填料、硫化系统、硫化状态、抗氧剂对橡胶的疲劳性能均有一定的影响。
橡胶的阻尼热：由于橡胶复合材料的滞后损失大而导热性差，此类材料在承受循环载荷的同时伴随有较高的热生成，使材料表面和内部温度升高，加速了材料的疲劳破坏。因此，研究此类材料在循环载荷下温度变化的一般规律，是对该类材料进行疲劳强度分析和寿命预报不可缺少的内容。大部分橡胶疲劳的实验都是将阻尼热考虑进去，甚至直接研究橡胶材料在周期载荷下产热对材料疲劳性能的影响。
橡胶耐疲劳性能影响因素
橡胶耐疲劳性能影响因素 就橡胶材料而言，疲劳寿命是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。 橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播和扩展而导致的。按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。 橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。 使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。 天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。当疲劳生热的温度低于120℃时，天然橡胶制品内部将发生化学交联键的结构变化，主要是发生交联键及链段的热裂解反应，首先是多硫交联键减少，而单、双键逐渐增加。总的表现是交联键的密度在增加，宏观的表现为胶料的硬度和定伸应力增加。由于胶料内部发生了以上微观结构的变化，从而进一步造成产品内部的生热继
橡胶材料使用寿命(1)
橡胶材料使用寿命 ?2009年11月24日??阅读101次 橡胶材料使用寿命 橡胶材质一般材质特殊配方 丁腈橡胶（NBR/BUNA） 5 ～10年15年以下 氢化丁腈橡胶（HNBR）15年20年以下 乙丙胶（EPDM） 5 ～10年15年以下 硅橡胶（SI） 5 ～10年- 氟橡胶（FPM/FKM/VITON） 5 ～15年20年以下 硅氟橡胶（FLS） 5 ～20年- 丁苯胶（SBR） 5 ～10年- 氯丁胶（CR） 5 ～10年- 丁基橡胶（IIR） 5 ～10年- 氯磺化聚乙烯胶（CSM） 5 ～10年- 丙烯酸脂橡胶（ACM） 5 ～10年- 聚四氟乙烯（PTFE/Teflon）长期- 天然橡胶（NR） 5 ～10年- 聚氨酯橡胶（PU） 5 ～10年- NR、IR、BR、SBR、NBR、EPDM分别是什么橡胶及用途 ?2010年1月6日??阅读68次NR、IR、BR、SBR、NBR、EPDM分别是什么橡胶及用途 1、天然橡胶（NR）以橡胶烃（聚异戊二烯）为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等。弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。缺点是耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。使用温度范围：约－60℃~＋80℃。制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带、
电线电缆的绝缘层和护套以及其他通用制品。特别适用于制造扭振消除器、发动机减震器、机器支座、橡胶－金属悬挂元件、膜片、模压制品。 2、丁苯橡胶（SBR）丁二烯和苯乙烯的共聚体。性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶，其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天然橡胶均匀。缺点是：弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度低。使用温度范围：约－50℃~＋100℃。主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。 3、顺丁橡胶（BR）是由丁二烯聚合而成的顺式结构橡胶。优点是：弹性与耐磨性优良，耐老化性好，耐低温性优异，在动态负荷下发热量小，易于金属粘合。缺点是强度较低，抗撕裂性差，加工性能与自粘性差。使用温度范围：约－60℃~＋100℃。一般多和天然橡胶或丁苯橡胶并用，主要制作轮胎胎面、运输带和特殊耐寒制品。 4、异戊橡胶（IR）是由异戊二烯单体聚合而成的一种顺式结构橡胶。化学组成、立体结构与天然橡胶相似，性能也非常接近天然橡胶，故有合成天然橡胶之称。它具有天然橡胶的大部分优点，耐老化由于天然橡胶，弹性和强力比天然橡胶稍低，加工性能差，成本较高。使用温度范围：约－50℃~＋100℃ 可代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、胶管、胶带以及其他通用制品。 5、氯丁橡胶（CR）是由氯丁二烯做单体乳液聚合而成的聚合体。这种橡胶分子中含有氯原子，所以与其他通用橡胶相比：它具有优良的
疲劳分析方法
疲劳寿命分析方法 摘要：本文简单介绍了在结构件疲劳寿命分析方法方面国内外的发展状况,重点讲解了结构件寿命疲劳分析方法中的名义应力法、局部应力应变法、应力应变场强度法四大方法的估算原理。 疲劳是一个既古老又年轻的研究分支，自Wohler将疲劳纳入科学研究的范畴至今，疲劳研究仍有方兴未艾之势，材料疲劳的真正机理与对其的科学描述尚未得到很好的解决。疲劳寿命分析方法是疲分研究的主要内容之一，从疲劳研究史可以看到疲劳寿命分析方法的研究伴随着整个历史。 金属疲劳的最初研究是一位德国矿业工程帅风W.A.J.A1bert在1829年前后完成的。他对用铁制作的矿山升降机链条进行了反复加载试验，以校验其可靠性。1843年，英国铁路工程师W.J.M.Rankine对疲劳断裂的不同特征有了认识，并注意到机器部件存在应力集中的危险性。1852年-1869年期间，Wohler对疲劳破坏进行了系统的研究。他发现由钢制作的车轴在循环载荷作用下，其强度人大低于它们的静载强度，提出利用S-N 曲线来描述疲劳行为的方法，并是提出了疲劳“耐久极限”这个概念。1874年，德国工程师H.Gerber开始研究疲劳设计方法，提出了考虑平均应力影响的疲劳寿命计算方法。Goodman讨论了类似的问题。1910年，O.H.Basquin提出了描述金属S-N曲线的经验规律，指出：应力对疲劳循环数的双对数图在很大的应力范围内表现为线性关系。Bairstow通过多级循环试验和测量滞后回线，给出了有关形变滞后的研究结果，并指出形变滞后与疲劳破坏的关系。1929年B.P.Haigh研究缺口敏感性。1937年H.Neuber指出缺口根部区域内的平均应力比峰值应力更能代表受载的严重程度。1945年M.A.Miner 在J.V.Palmgren工作的基础上提出疲劳线性累积损伤理论。L.F.Coffin和S.S.Manson各自独立提出了塑性应变幅和疲劳寿命之间的经验关系，即Coffin—Manson公式，随后形成了局部应力应变法。 中国在疲劳寿命的分析方面起步比较晚，但也取得了一些成果。浙江大学的彭禹，郝志勇针对运动机构部件多轴疲劳载荷历程提取以及在真实工作环境下的疲劳寿命等问题，以发动机曲轴部件为例，提出了一种以有限元方法，动力学仿真分析以及疲劳分
加速老化试验预测橡胶使用寿命(自己翻译过来的)
加速试验预测橡胶组件的使用寿命（翻译的） 摘要：橡胶材料的性能及橡胶组件使用寿命的预测、估算在橡胶组件的设计过程中有着重要的作用。我们通过加速老化试验和模拟相结合的办法，对橡胶材料在氧气环境中的寿命预测做了很多年的研究。这篇论文研究了热老化对橡胶性能的影响，同时也对冷冻机用三元乙丙橡胶（EPDM），丁腈橡胶（NBR）橡胶组件的使用寿命进行了预测。实验结果表明橡胶组分影响着橡胶的交联密度；老化时间及活化能可以很好的用以描述老化行为；通过单轴拉伸试验得到应力应变曲线。为了预测EPDM，NBR的使用寿命，对这两种橡胶做了50℃到100℃，1天到180天的加速老化试验，并测试了一系列的物理性能试验。通过阿伦尼乌斯方程进行了计算，并通过压缩永久变形试验，本文提出了一系列方程用以预测橡胶材料使用寿命。 关键词：加速试验，丁腈橡胶，活化能，交联，三元乙丙橡胶，热老化，寿命预测，橡胶材料。 符号缩写：C.S 压缩永久变形；d0 样品的厚度；d1压缩状态下样品厚度；d2 卸载后厚度k 交联密度变化程度；（K）T 反应速率；A，B 常数；E 反应活化能；R 气体常数；T 绝对温度 I 前言 橡胶是一种最为通用的材料，有着广泛的用途，甚至很难说清它到底有多少用途。从普通的家用，商用，汽车制造等到高尖端的航天航空工业都有橡胶的身影。许多橡胶组件在使用中需要承受一定的机械力作用，为了保证橡胶组件的安全性和可靠性，使用寿命的预测估算是一项关键技术。如何防止橡胶组件在使用过程中损坏是一个关键问题。橡胶组件在使用过程中承受着一定的载荷，还受到温度，辐射以及一些其它的有害物质的影响。所有的影响因素结合在一起，导致了橡胶物理及化学结构的改变，最终表现为橡胶机械性能的降低。橡胶在使用了一段时间后，开始老化，通常表现为挺性增加，阻尼性能下降。老化不光光影响了性能，同时也影响了组件的使用寿命。橡胶组件所处环境的不同，使得它们的降解方式也不一样。橡胶组件的逐步老化降解，不仅与外部因素有关，同时与橡胶基体本身以及橡胶里面的添加剂有关。广义上讲，橡胶的老化是这些因素的一个加和。这些因素具体起到了多大的作用，很难计算出来。它们的分类可以见表1。 表1 橡胶老化因素表 中，直到这些橡胶组件被替换下来之前，它们必须保持足够的物理机械性能，但是受到温度、湿度、紫外光、臭氧、化学物质、载荷的影响，它们的使用寿命又很难估算。所以找到橡胶的统一属性和它处于的环境影响，并预计它的寿命显得非常重要。通过对橡胶材料降解老化的研究，可以为提高使用寿命，增加可靠性提供必要的条件。 橡胶硫磺硫化体系形成的交联网络，随着热老化的不断进行而发生着改变。受到热老化后，高硫磺含量硫化体系形成的交联网络的变化要大于低硫磺含量硫化体系所形成的交联网络。 为了解决工程实践中的一些问题，橡胶材料物理性能受老化影响的程度，橡胶组件使用
橡胶耐疲劳性
橡胶耐疲劳性 橡胶担当交变循环应力或应变时所引起的局部构造改变和内部缺陷的成长经过，称为橡胶的疲钝。在动态拉伸、压缩、扭曲和剪切作用下，橡胶制品的性能和构造会产生改变，或发生毁坏，这便是所谓的疲钝毁坏。它使质料的力学性能降低，并最终导致龟裂或完全断裂。 橡胶的疲钝实质是受力和热的作用时橡胶发生老化的表象，包罗了屈挠疲钝和老化疲钝。橡胶发生疲钝的条件许多，比方，伸长或压缩；周期性的外力作用等。假使统一种橡胶在分歧疲钝条件下，再现的耐疲钝性也纷歧样，如自然橡胶和丁苯橡胶经重复变形时，重复变形小，丁苯橡胶的耐疲钝毁坏优于自然橡胶；而重复变形大，自然橡胶的耐疲钝毁坏性则优于丁苯橡胶。因此务必凭据分歧疲钝条件选择最适宜的橡胶。 硫化胶的疲钝寿命与其物理机械性能亲密联系。刚度对疲钝寿命有双重影响：在恒定应变条件下，增加刚度，导致应力增大，会低落硫化胶的疲钝寿命；在恒定应力振幅条件下，增加刚度，导致应变低落，能抬高硫化胶的疲钝寿命。拉伸强度和扯破强度的增加，普通都能抬高疲钝寿命。在应力振幅较高的条件下，硫化胶的强度性能对疲钝毁坏格外重要。由于在动态条件下，存在一个最大扯破强度临界值。硫化胶的强度超出这个临界值时就不出现裂纹扩展；一致则会较快地出现裂纹扩展。扯断伸长率普通也与疲钝寿命成正比。在别的条件相似的情形下，滞后性能的增长，能阻缓裂纹扩展，抬高疲钝寿命。 硫化体系对耐疲钝性能的影响很大，古代硫化体系的硫化胶要比有用硫化体系和过氧化物硫化体系的硫化胶耐疲钝性能好。在恒定形变条件下，硫化胶的疲钝寿命随定伸应力值低落而增长。在恒定应力的条件下，硫化胶的疲钝寿命随定伸应力增加而增长。由于变形与定伸应力成反比，在给定应力下，较高定伸应力的橡胶变形较小，有利于疲钝寿命的抬高。 普通说来，高耐磨炉黑比槽法炭黑的疲钝寿命长；增加增添剂的硫化胶其耐疲钝性能有所抬高。采纳极性、软化点高的软化剂可改良疲钝性能。 防老剂因压制了氧化老化和臭氧老化等疲钝所发生的化学反响，故抬高了橡胶的耐疲钝性能。硫化胶的疲钝毁坏是在局部产生的，因此能敏捷迁徙的防老剂，对防备硫化胶永劫间疲钝老化相当有用。但是，这时防老剂从制品外观挥发的速率和被液体介质冲洗的速率也会随之加速。普通宜采纳芳基烷基苯二胺或二烷基-对苯二胺类防老剂。
橡胶制品设计与制造
轮胎断面及各部位的名称作用 胎体，缓冲层，帘布层；台面；胎圈。 缓冲层，增加胎冠强度，分散载荷及各种应力 帘布层，是轮胎的骨架，分散载荷和各种力，如牵引力等 胎面胶，缓冲地面带来的震动和冲击 胎侧胶，防止遇高障碍物时损伤，提高其抗机械损伤能力 钢丝圈，提高胎圈的强度和刚度 子午胎与斜交胎的结构区别，胎冠角，斜交胎胎体帘布层和缓冲层，48-54，子午胎胎体帘布层0，带束层近似90,70-78，帘布层数，斜交胎多且多为偶数，子午胎少，可奇数，可偶数。 子午胎的优缺点，优点，减震性好，耐磨性好，抓着性好，行驶温度低，寿命长。缺点，胎侧侧向稳定性差，易裂口。 轮胎表示，传统表示，断面宽-“-”或“R”-轮辋直径，国际标准，断面宽/扁平率，R，轮辋直径，载荷指数，速度标记 无内胎轮胎的结构特点，没有内胎，将空气直接冲入外胎内腔中，有密封条，着和紧密，轮胎内部有内衬层，保持气密性 无内胎轮胎性能特点，行驶安全，行驶温度低，减震性好，耐磨性好，抓着性好，寿命长，胎体软， 有内胎轮胎组成，外胎，内胎，垫带，外胎直接与地面接触，耐磨，耐老化，耐蚀，支撑车辆载荷。内胎，位于轮辋与外胎之间，充入气体后分散载荷和冲击。垫带，位于内胎与轮辋之间，防止内胎磨损和挤压。 轮胎按用途分，轿车胎，轻型载重汽车胎，载重汽车和公共汽车胎，工业机械胎，越野汽车胎，农业林业汽车胎。 轮辋作用，将车轮和轮胎组合成一个整体，支撑车辆载荷，传递牵引力，制动力等，类型有整体式，对开式，多件式 什么是负荷能力，轮胎承受法相负荷大小的能力 法向变形，在法向负荷作用下，轮胎断面宽增加和断面高减小的形变 周向变形，在法向负荷作用下，轮胎断面在滚动方向上的扭曲变形 侧向形变，在侧向力作用下，轮胎断面发生倾斜的变形 角向变形，由于侧向偏离，接触面轮胎胎面中心线的变形 提高充气压力，能够提高负荷能力，为什么不能过大，充气压力过大，会使胎面与接触面接触面积变小，造成应力集中，使轮胎行驶里程下降，并且使轮胎易损坏，降低轮胎寿命什么是动半径，在滚动作用下，轮轴中心到接触面之间的距离 静半径，在法向负荷作用下，轮轴中心到接触面之间的距离 自由半径，没有任何负荷作用下，轮轴中心到接触面之间的距离 滚动损失的原因，轮胎变形，到路变形，轮胎与路面滑移 滚动损失的形式，分子摩擦，机械摩擦，充气轮胎压缩 滚动损失对轮胎的影响，易造成早起损坏，由于滚动损失，轮胎发生复杂变形和生热，而轮胎式热的不良导体，热量积累，轮胎问题升高，长时间在高温下行驶，易造成脱层，爆胎，氧化，轮胎损坏 断面宽B比B德选取 符合实际，选取适当，使胎侧受应力少些，将应力集中与胎冠 花纹设计原则，耐磨，纵横两向不打滑，噪音低，自洁性好，生热低，散热快，美观，抓着性好，运行平稳。
NBR加速老化试验预测橡胶使用寿命
加速老化预测NBR橡胶的使用寿命 摘要：橡胶材料的性能及橡胶组件使用寿命的预测、估算在橡胶组件的设计过程中有着重要的作用。我们通过加速老化试验和模拟相结合的办法，对橡胶材料在氧气环境中的寿命预测做了很多年的研究。这篇论文研究了热老化对橡胶性能的影响，同时也对冷冻机用，丁腈橡胶（NBR）橡胶组件的使用寿命进行了预测。实验结果表明橡胶组分影响着橡胶的交联密度；老化时间及活化能可以很好的用以描述老化行为；通过单轴拉伸试验得到应力应变曲线。为了预测NBR的使用寿命，对NBR橡胶做了50℃到100℃，1天到180天的加速老化试验，并测试了一系列的物理性能试验。通过阿伦尼乌斯方程进行了计算，并通过压缩永久变形试验，本文提出了一系列方程用以预测橡胶材料使用寿命。 关键词：加速试验，丁腈橡胶，活化能，交联，三元乙丙橡胶，热老化，寿命预测，橡胶材料。 符号缩写：C.S 压缩永久变形；d0 样品的厚度；d1压缩状态下样品厚度；d2 卸载后厚度 k 交联密度变化程度；（K）T 反应速率；A，B 常数；E 反应活化能；R 气体常数；T 绝对温度 I 前言 橡胶是一种最为通用的材料，有着广泛的用途，甚至很难说清它到底有多少用途。从普通的家用，商用，汽车制造等到高尖端的航天航空工业都有橡胶的身影。许多橡胶组件在使用中需要承受一定的机械力作用，为了保证橡胶组件的安全性和可靠性，使用寿命的预测估算是一项关键技术。如何防止橡胶组件在使用过程中损坏是一个关键问题。橡胶组件在使用过程中承受着一定的载荷，还受到温度，辐射以及一些其它的有害物质的影响。所有的影响因素结合在一起，导致了橡胶物理及化学结构的改变，最终表现为橡胶机械性能的降低。橡胶在使用了一段时间后，开始老化，通常表现为挺性增加，阻尼性能下降。老化不光光影响了性能，同时也影响了组件的使用寿命。橡胶组件所处环境的不同，使得它们的降解方式也不一样。橡胶组件的逐步老化降解，不仅与外部因素有关，同时与橡胶基体本身以及橡胶里面的添加剂有关。广义上讲，橡胶的老化是这些因素的一个加和。这些因素具体起到了多大的作用，很难计算出来。它们的分类可以见表1。 表1 橡胶老化因素表 冷冻机中空压机部分所使用的橡胶组件的使用寿命是它的一项关键指标。在使用过程中，直到这些橡胶组件被替换下来之前，它们必须保持足够的物理机械性能，但是受到温度、湿度、紫外光、臭氧、化学物质、载荷的影响，它们的使用寿命又很难估算。所以找到橡胶的统一属性和它处于的环境影响，并预计它的寿命显得非常重要。通过对橡胶材料降解老化的研究，可以为提高使用寿命，增加可靠性提供必要的条件。 橡胶硫磺硫化体系形成的交联网络，随着热老化的不断进行而发生着改变。受到热老化后，高硫磺含量硫化体系形成的交联网络的变化要大于低硫磺含量硫化体系所形成的交联网络。
疲劳分析流程 fatigue
摘要：疲劳破坏是结构的主要失效形式，疲劳失效研究在结构安全分析中扮演着举足轻重的角色。因此结构的疲劳强度和疲劳寿命是其强度和可靠性研究的主要内容之一。机车车辆结构的疲劳设计必须服从一定的疲劳机理,并在系统结构的可靠性安全设计中考虑复合的疲劳设计技术的应用。国内的机车车辆主要结构部件的疲劳寿命评估和分析采用复合的疲劳设计技术，国外从疲劳寿命的理论计算和疲劳试验两个方面在疲劳研究和应用领域有很多新发展的理论方法和技术手段。不论国内国外，一批人几十年如一日致力于疲劳的研究，对疲劳问题研究贡献颇多。 关键词：疲劳 UIC标准疲劳载荷 IIW标准 S-N曲线机车车辆 一、国内外轨道车辆的疲劳研究现状 6月30日15时，备受关注的京沪高铁正式开通运营。作为新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路，京沪高铁贯通“三市四省”，串起京沪“经济走廊”。京沪高铁的开通，不仅乘客可以享受到便捷与实惠，沿线城市也需面对高铁带来的机遇和挑战。在享受这些待遇的同时，专家指出，各省市要想从中分得一杯羹，配套设施建设以及机车车辆的安全性绝对不容忽略。根据机车车辆的现代设计方法，对结构在要求做到尽可能轻量化的同时，也要求具备高度可靠性和足够的安全性。这两者之间常常出现矛盾，因此，如何准确研究其关键结构部件在运行中的使用寿命以及如何进行结构的抗疲劳设计是结构强度寿命预测领域研究中的前沿课题。 在随机动载作用下的结构疲劳设计更是成为当前机车车辆结构疲劳设计的研究重点，而如何预测关键结构和部件的疲劳寿命又是未来机车车辆结构疲劳设计的重要发展方向之一。机车车辆承受的外部载荷大部分是随时间而变化的循环随机载荷。在这种随机动载荷的作用下，机车车辆的许多构件都产生动态应力，引起疲劳损伤，而损伤累积后的结构破坏的形式经常是疲劳裂纹的萌生和最终结构的断裂破坏。随着国内铁路运行速度的不断提高，一些关键结构部件，如转向架的构架、牵引拉杆等都出现了一些断裂事故。因此，机车车辆的结构疲劳设计已经逐渐成为机车车辆新产品开发前期的必要过程之一，而通过有效的计算方法预测结构的疲劳寿命是结构设计的重要目标。 1.1国外 早在十九世纪后期德国工程师Wohler系统论述了疲劳寿命和循环应力的关系并提出了S-N 曲线和疲劳极限的概念以来，国内外疲劳领域的研究已经产生了大量新的研究方法和研究成果。 结构疲劳设计中主要有两方面的问题：一是用一定材料制成的构件的疲劳寿命曲线；二是结构件的工作应力谱，也就是载荷谱。载荷谱包括外部的载荷及动态特性对结构的影响。根据疲劳寿命曲线和工作应力谱的关系，有3种设计概念：静态设计(仅考虑静强度)；工作应力须低于疲劳寿命曲线的疲劳耐久限设计；根据工作强度设计，即运用实际使用条件下的载荷谱。实际载荷因为受到车辆等诸多因素的影响而有相当大的离散性，它严重地影响了载荷谱的最大应力幅值、分布函数及全部循环数。为了对疲劳寿命进行准确的评价，必须知道设计谱的存在概率，并且考虑实际载荷离散性，才可以确定结构可靠的疲劳寿命。 20世纪60年代，世界上第一条高速铁路建成，自那时起，一些国外高速铁路发达国家已经深入研究机车车辆结构轻量化带来的关键结构部件的疲劳强度和疲劳寿命预测问题。其中，包括日本对车轴和焊接构架疲劳问题的研究；法国和德国采用试验台仿真和实际线路相结合的技术开发出试验用的机车车辆疲劳分析方法；英国和美国对转向架累计损伤疲劳方面的研究等等。在这些研究中提出了大量有效的疲劳寿命的预测研究方法。 1.2、国内 1.2.1国内疲劳研究现状与方法 国内铁路相关的科研院所对结构的疲劳寿命也展开了大量的研究和分析，并且得到了很多研
常用橡胶材料的特点与使用范围
常用橡胶材料的特点及使用范围 种类与缩写 化学名称 主要特点 主要应用范围 使用温度 范围℃ 天然胶（NR ） 聚异戊二烯 弹性最佳，耐磨耗，机械性能佳； 耐氧和耐臭氧性差，容易老化变质；耐油和耐溶剂性不好，第抗酸碱的腐蚀能力低；耐热性不高。 胶管、胶带、电线电缆的绝缘层和护套以 及其他通用制品。特 别适用于制造扭振消 除器、发动机减震器、 机器支座、橡胶－金 属悬挂元件、膜片、 模压制品 －60～＋ 80 合成天然胶（IR ） 由异戊二烯单体聚合而成的一种顺式结构橡胶 具有天然橡胶的大部分优点，耐老化优于天然橡胶，弹性和强力比天然橡胶稍低，加工性能差 可代替天然橡胶制作轮胎、胶鞋、胶管、 胶带以及其他通用制 品。 －50～＋100 苯乙烯橡胶（SBR ） 丁二烯-苯乙烯的共聚物 耐磨耗性比天然橡胶好，抗老化性好； 弹性较低，抗屈挠、抗撕裂性能较差；加工性能差，特别是自粘性差、生胶强度 低。 以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、 胶鞋及其他通用制 品；可用于乙醇及汽 车刹车油密封，不能 用于矿物油中 －50～＋100 丁二烯橡胶 （BR ） 聚丁二烯 弹性和耐磨性好，耐老化，耐低温，在动态负荷下发热 量小，易于金属粘合。 缺点是强度较低，抗撕裂性 差，加工性能与自粘性差 与天然橡胶相同 －60～＋100 氯丁胶（CR ） 聚氯丁二烯 它具有优良的抗氧、抗臭氧性，不易燃，着火后能自熄，耐油、耐溶剂、耐酸碱以及耐老化、气密性好等优点；其物理机械性能也比天然主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防护 套、保护罩；耐油、 耐化学腐蚀的胶管、 胶带和化工衬里；耐 －45～＋ 100
疲劳强度计算.
疲劳强度计算 一、变应力作用下机械零件的失效特征 1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，有80%为疲劳断裂。 2、疲劳破坏特征： 1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。 2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2-5） 3）无明显塑性变形的脆性突然断裂 4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。 3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱 4、影响因素：除与材料性能有关外，还与γ，应力循环次数N ，应力幅a σ主要影响 当平均应力m σ、γ一定时，a σ越小，N 越少，疲劳强度越高 二、材料的疲劳曲线和极限应力图 疲劳极限)(N N γλτσ—循环变应力下应力循环N 次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限 疲劳寿命（N ）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N 称为疲劳寿命 1、疲劳曲线（N γσ-N 曲线）：γ一定时，材料的疲劳极限N γσ与应力循环次数N 之间关系的曲线 0N —循环基数 γσ—持久极限 1）有限寿命区 当N <103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算 )10(1043≥N ——高周循环疲劳，当043)10(10N N ≤≤时，N γσ随N ↑→N σσ↓ 2）无限寿命区，0N N ≥ γγσσ=N 不随N 增加而变化 γσ——持久极限，对称循环为1-σ、1-τ，脉动循环时为0σ、0τ 注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。 3）疲劳曲线方程))10(10(04 3N N ≤≤ C N N m m N =?=?0γγσσ——常数
橡胶材料的回收利用
废旧橡胶的回收利用主要有两种方法：通过机械方法将废旧轮胎粉碎或研磨成微粒，即所谓的胶粒和胶粉;通过脱硫技术破坏硫化胶化学网状结构制成所谓的再生橡胶。本文简单介绍一下胶粉的生产技术。 1.胶粉的制造方法 废橡胶的预加工。废旧橡胶制品中一般都会有纤维和金属等非橡胶骨架材料，加之橡胶制品种类繁多.所以在废旧橡胶粉碎前都要进行预先加工处理，其中包括分拣、去除、切割、清洗等加工。对废旧橡胶还要进行检验、分类，对不同类别、不同来源的废橡胶及其制品按要求分类，最理想是采用回收管理循环方法，根据废胶来源有目的地进行处理。对于废轮胎这类体积较大的制品，则要除去胎圈，亦有采用胎面分离机将胎面与胎体分开。胶鞋主要回收鞋底，内胎则要除去气门咀等。 经过分拣和除去非橡胶成分的废橡胶，由于长短不一，厚薄不均，不能直接进行粉碎，必须对废橡胶切割。国外对轮胎普遍采用整胎切块机切成25MMX25MM 不等胶块。 废橡胶特别是轮胎、胶鞋类制品，由于长期与地面接触，夹杂着很多泥沙等杂质，则应先采用转桶洗涤机进行清洗，以保证胶粉的质量。 冷冻粉碎法。低温冷冻粉碎法的基本原理是：橡胶等高分子产材料处在玻璃化温度(TG)以下时，它本身脆化，此时受机械作用很容易被粉碎成粉末状物质，硫化胶粉即按此原理制成的。 冷冻粉碎工艺有两种：一种是低温冷冻粉碎工艺。另一种是低温和常温并用粉碎工艺。前者是利用液氮为制冷介质.使废橡胶深冷后用锤式粉碎机或辊筒粉碎机进行低温粉碎。微细橡胶粉生产线即是采用后一种方法进行生产的。利用液氮深冷技术把废旧轮胎加工成80目以上的微细橡胶粉，其生产过程中的温度、速度、过载均为闭环连锁微机控制，对环境无污染。该生产线的生产全过程均采用以压缩空气为动力的送料器和封闭式管道输送，除废旧轮胎投入和产品包装时与空气接触外，全线均为封闭状态。另外，由于采用冷冻法生产，无高温气味，所以不产生二次污染。并通过微细胶粉和粗粉的热交换过程达到了充分利用能源、降低能耗即降低产品成本的目的。 常温粉碎法。废橡胶经过预加工后进行常温粉碎，一般分粗碎和细碎。目前中国的再生胶工厂中常采用两种粉碎方式，一种是粗碎和细碎在同一台设备上完成;另一种是粗碎和细碎在两台不同的设备上完成。前者适合于小型工厂的生产厂生产。 粗碎和细碎同时进行的方式：进行该操作的两个辊筒其中一个表面带有沟槽，另一个表面无沟槽，即为沟光辊机。首先通过输送带将洗涤后的胶块送入两辊筒间进行破胶，然后将破碎后的胶块和胶粉落入设备底部的往复筛中过筛，达到粒度要求的从筛网落下，通过输送器入仓;未达到要求的胶块，通过翻料再进入沟光辊机中继续进行破碎。 粗碎和细碎在两台设备上进行的方式：粗碎在两只辊筒表面都带有沟槽的沟辊机上进行，粗碎过的胶块大小一般在6-8MM。然后进入光辊细碎机上进行细碎，其
橡胶疲劳的一些问题
天然橡胶 就橡胶材料而言，它是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。 橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播和 扩展而导致的。按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。 橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。 使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。 天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。当疲劳生热的温度低于120℃时，天然橡胶制品内部将发生化学交联键的结构变化，主要是发生交联键及链段的热裂解反应，
疲劳寿命设计方法
寿命设计方法 -王光建
目录 …什么是疲劳失效 …无限寿命设计方法 ?S-N曲线(wohler curve)及疲劳极限?基于疲劳极限的评判 ?考虑平均应力的损伤修正…有限寿命设计方法 ?Miner法则(疲劳损伤线性累积) ?雨流计数法?寿命计算…疲劳寿命仿真计算 …疲劳寿命计算的不足
疲劳失效 …疲劳是一种机械损伤过程 …特点: 在这一过程中即使名义应力低于材料屈服强度；破坏前无明显塑性变形，突然发生断裂…本质： ?交变载荷+金属缺陷?金属的循环塑性变形（微观） ?疲劳一般包含裂纹萌生和随后的裂纹扩展两个过程 ?疲劳是损伤的累积 金属内部缺陷微裂纹产生裂纹扩展断裂 （晶体位错） 疲劳发生过程 …疲劳的判断： 金属材料的疲劳断裂口上，有明显的光滑区域与颗粒区域，光滑区域是疲劳断裂区，颗粒区域是脆性断裂区 粗糙的脆性断裂区 光滑的疲劳区 裂纹源
-S-N曲线(Wohler curve)及疲劳极限…S-N曲线是根据材料的疲劳强度实验数据得出的应力和疲劳寿命N的关系曲线 …S-N曲线用于描述材料的疲劳特性 σ S-N curve 1871年，Wohler首先对铁路车轴进行了系统的疲劳研究，发展了S-N曲线及疲劳极限概念
-S-N曲线(Wohler curve)及疲劳极限…疲劳极限：一般规定，循环次数107所对应的最大应力为疲劳极限 σ σ limit S-N curve
-基于疲劳极限的评判 …Alternating stress 作为判断应力 Alternating stress=(σ - σmin)/2 max …判断标准 σAlternating stress<σ limit σσ limit σ √ 2 S-N curve σ × 1
橡胶老化概念
橡胶老化概念 点击次数：1152 发布时间：2009-7-6 在1885年人们就发现受到拉伸的橡胶在老化过程中发生龟裂，当时人们曾认为是由于阳光的照射所致，但后来发现未经阳光照射的橡胶制品上，同样也有龟裂产生。后来经过分析发现，不受阳光的照射的橡胶拉伸所产生的龟裂，是由于大气中存在的臭氧所致。 在距离地面20-30km的高空，氧气分子在阳光照射下会产生牛气分子形成一层臭氧层。尽管地表的臭氧浓度较低，但引起的橡胶才华现象也不容忽视，越来越受众的重视。 橡胶的臭氧老化与其他因素所产生的老化有所不同，主要有如下表现。 (1)橡胶的臭氧老化是一种表面反应，未受应力的橡胶表面反应尝试为10-40个分子厚，或(10~50)*10-6次方mm厚。 (2)未受拉伸的橡胶暴露在O3环境中时，橡胶与O3反应直到表面上的双键完全反应完后终止，在表面上形成一层类似喷霜状的灰色硬脆膜，使其失去光泽。受拉伸的橡胶在产生臭氧老化时，表面要产生臭氧龟裂，但通过研究认为，橡胶的臭氧龟裂有一临界应力存在，当橡胶的伸长或所受的应力低于临界值时，在发生臭氧老化时是不会产生龟裂的，这是橡胶的固有特性。 (3)橡胶在产生臭氧龟裂时，裂纹的方向与受力的方向垂直，这是臭氧龟裂与光氧老化致龟裂的不同之处，介应当注意，在多方向受到应力的橡胶产生臭氧老化时，所产生的臭氧龟裂很有难看出方向性，与光氧老化所产生的龟裂相似。 老化是橡胶等高分子材料中存在的一种较为普遍的现象，它会使橡胶的性能劣化，影响橡胶制品的使用价值及使用寿命，橡胶防护体系是延缓橡胶的老化，延长制品的使用寿命。橡胶防护体系主要是防老剂，防老剂型按作用原理可分为化学防老剂和物理防老剂；按防护的目标分为抗氧剂、护臭氧剂、光屏蔽剂、金属钝化剂等，也可按化学结构进行分类。 (1)橡胶老化的现象：生胶或橡胶制品在加工、贮存或使用过程中，会受到热、氧、光等一干二净因素的影响而逐渐发生物理及化学变化，使其性能下降，并丧失用途，这种现象称为橡胶的老化。橡胶老化过程中
橡胶疲劳寿命影响因素概述
就橡胶材料而言，它是指橡胶材料在重复变形的过程中，当其承受的局部变形应力超过橡胶的延伸率或应力极限时，疲劳过程开始，以至于最后达到破坏。这种疲劳破坏的开始点是由于橡胶表面或内部的不均匀性所造成的。 橡胶材料的破坏主要是由于其内部的缺陷或微裂纹引发的裂纹不断传播 和扩展而导致的。按照分子运动论的观点，橡胶材料的动态疲劳破坏归因于材料本身分子链上化学键的断裂，即试样在受到周期应力一应变作用过程中，应力不断地集中于化学键能比较弱的部位而产生微裂纹，继而发展成为裂纹并随着时间的推移而逐步扩展开来。裂纹发展是一个随着时间而发展，涉及到橡胶材料的分子链连续断裂的粘弹性非平衡动态变化过程。这一微观发展过程在宏观上的表现是，橡胶材料在动态应力一应变的疲劳过程中，裂纹穿过试样不断扩展，直到断裂以及产生与之所伴随的热效应。 橡胶材料的动态疲劳过程一般可以分为三个阶段：第一阶段是应力剧烈变化，出现橡胶材料在应力作用下变软的现象；第二阶段是应力缓慢变化，橡胶材料表面或内部产生微裂纹，经常称之为破坏核；第三阶段是微裂纹发展成为裂纹并连续不断地扩展开，直到橡胶材料完全出现断裂破坏现象，最后这一阶段是橡胶材料疲劳破坏的最重要的阶段。 使用炭黑填充的天然橡胶硫化胶在一定负荷下多次拉伸变形时，橡胶的物理机械性能在疲劳过程中，拉伸强度先是逐步上升的，经过一个极大值后再开始下降，而撕裂强度、动态弹性模量和力学损耗因子的变化则相反。在疲劳过程中，胶料的拉伸强度几乎保持不变。300％定伸应力的疲劳开始阶段明显增大，然后增大趋于缓慢；扯断伸长率则随疲劳周期的变化而下降，在高
应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶抗疲劳破坏性能较好。未使用补强剂补强的橡胶材料，其破坏形态一般表现为塑性破坏，而使用炭黑或其它活性填料作补强剂的橡胶材料则表现为脆性破坏，且随着各种防老剂的加入，其破坏形态由脆性破坏逐步向准塑性破坏形态转变。 天然橡胶在受到一定频率的应力作用的条件下，由于分子链的内摩擦而生热是其动态疲劳破坏的另外一种因素。当疲劳生热的温度低于120℃时，天然橡胶制品内部将发生化学交联键的结构变化，主要是发生交联键及链段的热裂解反应，首先是多硫交联键减少，而单、双键逐渐增加。总的表现是交联键的密度在增加，宏观的表现为胶料的硬度和定伸应力增加。由于胶料内部发生了以上微观结构的变化，从而进一步造成产品内部的生热继续，当生热温度超过120℃(如到达130℃、140℃、150℃)时，橡胶材料总的交联密度逐步下降。疲劳破坏的最后阶段，橡胶材料的外观表现将接近混炼胶状态。此时的橡胶已经完全丧失弹性．产品也将失去了实际使用价值。 影响疲劳寿命的因素 弹性体的性质研究表明，在低应变疲劳条件下，橡胶的玻璃化转变温度愈高，耐疲劳破坏性能愈好；在高应变疲劳条件下，具有拉伸结晶性的橡胶耐疲劳破坏性能较好。疲劳裂纹增长也与弹性体种类有关，N R和B R对应变速率不敏感，而S BR等由于具有较大的粘弹性，对应变速率较为敏感。（针对这方面的研究和表述最多，但是与本次研究关系不大，因此简要带过）应变周期随频率的增加，橡胶的疲劳破坏加快，但当频率增加到一定程度后继续增加时，其疲劳寿命变化就不再显著。主要是由于低频条件下，机
细解Ansys疲劳寿命分析
细解Ansys疲劳寿命分析 2013-08-29 17:16 by:有限元来源:广州有道有限元 ANSYS Workbench 疲劳分析 本章将介绍疲劳模块拓展功能的使用: –使用者要先学习第4章线性静态结构分析. ?在这部分中将包括以下内容: –疲劳概述 –恒定振幅下的通用疲劳程序，比例载荷情况 –变振幅下的疲劳程序,比例载荷情况 –恒定振幅下的疲劳程序，非比例载荷情况 ?上述功能适用于ANSYS DesignSpacelicenses和附带疲劳模块的更高级的licenses. A. 疲劳概述 ?结构失效的一个常见原因是疲劳,其造成破坏与重复加载有关 ?疲劳通常分为两类: –高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的. 因此，应力通常比材料的极限强度低. 应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳. –低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算. ?在设计仿真中, 疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳. 接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论. …恒定振幅载荷 ?在前面曾提到, 疲劳是由于重复加载引起: –当最大和最小的应力水平恒定时, 称为恒定振幅载荷. 我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论. –否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷
…成比例载荷 ?载荷可以是比例载荷, 也可以非比例载荷:–比例载荷, 是指主应力的比例是恒定的,并且主应力的削减不随时间变化. 这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算.–相反, 非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系,典型情况包括:?在两个不同载荷工况间的交替变化?交变载荷叠加在静载荷上?非线性边界条件
橡胶老化原因分析以及防老化方法简介
橡胶制品老化的原因以及如何防止橡胶制品的老化方法有哪些？ 在1885年人们就发现受到拉伸的橡胶在老化过程中发生龟裂，当时人们曾认为是由于阳光的照射所致，但后来发现未经阳光照射的橡胶制品上，同样也有龟裂产生。后来经过分析发现，不受阳光的照射的橡胶拉伸所产生的龟裂，是由于大气中存在的臭氧所致。 在距离地面20-30km的高空，氧气分子在阳光照射下会产生牛气分子形成一层臭氧层。尽管地表的臭氧浓度较低，但引起的橡胶才华现象也不容忽视，越来越受众的重视。 橡胶的臭氧老化与其他因素所产生的老化有所不同，主要有如下表现。 (1)橡胶的臭氧老化是一种表面反应，未受应力的橡胶表面反应尝试为10-40个分子厚，或(10~50)*10-6次方mm厚。 (2)未受拉伸的橡胶暴露在O3环境中时，橡胶与O3反应直到表面上的双键完全反应完后终止，在表面上形成一层类似喷霜状的灰色硬脆膜，使其失去光泽。受拉伸的橡胶在产生臭氧老化时，表面要产生臭氧龟裂，但通过研究认为，橡胶的臭氧龟裂有一临界应力存在，当橡胶的伸长或所受的应力低于临界值时，在发生臭氧老化时是不会产生龟裂的，这是橡胶的固有特性。 (3)橡胶在产生臭氧龟裂时，裂纹的方向与受力的方向垂直，这是臭氧龟裂与光氧老化致龟裂的不同之处，介应当注意，在多方向受到应力的橡胶产生臭氧老化时，所产生的臭氧龟裂很有难看出方向性，与光氧老化所产生的龟裂相似。 老化是橡胶等高分子材料中存在的一种较为普遍的现象，它会使橡胶的性能劣化，影响橡胶制品的使用价值及使用寿命，橡胶防护体系是延缓橡胶的老化，延长制品的使用寿命。橡胶防护体系主要是防老剂，防老剂型按作用原理可分为化学防老剂和物理防老剂；按防护的目标分为抗氧剂、护臭氧剂、光屏蔽剂、金属钝化剂等，也可按化学结构进行分类。(1)橡胶老化的现象：生胶或橡胶制品在加工、贮存或使用过程中，会受到热、氧、光等一干二净因素的影响而逐渐发生物理及化学变化，使其性能下降，并丧失用途，这种现象称为橡胶的老化。橡胶老化过程中常常会伴随一些显著的现象，如在外观上可以发现长期贮存的天然橡胶变软、发黏、出现斑点；橡胶制品有变形、变脆、变硬、龟裂、发霉、失光及颜色改变等。在物理性能上橡胶有溶胀、流变性能等的改变。在力学性能上会发生拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度、压缩率、弹性等指标下降。 (2)橡胶老化的原因：橡胶发生老化现象源于其长期受热、氧、光、机械力、辐射、化学介质、空气中的臭氧等外部因素的作用，使其大分子链发生化学变化，破坏了橡胶原有化学结构，从而导致橡胶性能变坏。导致橡胶发生老化现象的外部因素主要有物理因素、化学因素及生物因素。物理因素包括热、光、电、应力等；化学因素包括氧、臭氧、酸、碱、盐及金属离子等；生物因素包括微生物(霉菌、细菌)、昆虫(白蚁等)。这些外界因素在橡胶老化过程中，往往不是单独起作用，而是相互影响，加速橡胶老化进程。如轮胎胎侧在使用过程中就会受到热、光、交变应力和应变、氧、臭氧等多种形式因素的影响。 不同的制品在不同的使用条件下，各种因素的作用程度不同，其老化情况也不一样。即使同一制品，因使用的季节和地区不同，老化情况也有区别。因此，橡胶的老化是由多种因素引起的综合的化学反应。在这些因素中，最常见且最重要的化学因素是氧和臭氧；物理因素是热、光和机械应力。一般橡胶制品的老化均是由它们中的一种或几种因素共同作用的结果，最常见的热氧老化，其次有臭氧老化、疲劳老化和光氧老化。 (3)橡胶老化的防护方法：随着橡胶的老化进程，橡胶性能逐渐下降，其使用价值也逐步丧失。因此，研究的老化及防护方法有着极为重要的实用和经济意义。由于橡胶的老化是一种复杂的综合化学反应过程，而且要绝对防止橡胶老化的发生是不可能的。因此，只有认真的研究导致橡胶发生老化的各种原因，并根据这些原因对症下药，采取适当的措施，延缓橡胶