橡胶疲劳寿命研究概况_华阳
发动机橡胶悬置疲劳寿命的研究进展
发动机橡胶悬置疲劳寿命的研究进展刘泰凯,刘梦岩(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434)摘要:针对橡胶悬置疲劳寿命预测的研究,综述国内外橡胶材料及橡胶元件疲劳寿命预测方法及其发展。
橡胶悬置疲劳寿命的预测方法主要分为裂纹萌生法和裂纹扩展法。
裂纹萌生法中,相对于应变和应变能密度,等效应力为损伤参量建立的橡胶疲劳寿命预测模型更适用于橡胶悬置疲劳寿命预测;应用裂纹扩展法建立的橡胶疲劳寿命预测模型能较好地预测橡胶悬置疲劳寿命;与裂纹萌生法相比,裂纹扩展法可预测橡胶悬置的裂纹方向,对工程实际有更好的指导意义。
关键词:发动机橡胶悬置;疲劳寿命;裂纹萌生法;裂纹扩展法;预测模型;等效应力中图分类号:TQ336.4;TQ330.1 文章编号:1000-890X(2020)06-0475-05文献标志码:A DOI:10.12136/j.issn.1000-890X.2020.06.0475发动机悬置系统是发动机动力总成与车架之间的弹性连接系统,可以对动力总成与车架之间的振动进行双向隔离。
因此,发动机悬置的设计直接影响发动机的振动向车体的传递,从而影响整车的噪声、振动和声振粗糙度性能[1]。
按照隔振器材料分类,发动机悬置可分为橡胶悬置和液压悬置[2]。
橡胶悬置由于结构紧凑、价格低、便于维护和使用寿命长等优点而得到广泛应用[2]。
从工作环境和承载状况看,橡胶悬置大部分时间处于较大的静载荷或长时间连续交变载荷环境下,其容易因疲劳而失去原有的性能。
因此,防止或减少橡胶悬置发生疲劳损坏是其设计的关键问题,也是整个车辆系统安全工作的保障。
为确保橡胶悬置的安全性和可靠性,对其进行正确的疲劳分析与评估尤为重要。
近年来,国内外学者提出了多种橡胶材料疲劳寿命预测模型及相应的试验方法[3-4],疲劳试验方法主要分为裂纹萌生法和裂纹扩展法。
橡胶材料疲劳过程由裂纹萌生阶段和裂纹扩展阶段组成,裂纹萌生阶段是指橡胶材料固有的不可见的微小裂纹逐渐长大(萌生)和聚集成为可见裂纹;裂纹扩展阶段是指可见裂纹不断增长直至橡胶材料破坏[3]。
油浸条件下螺杆泵定子橡胶疲劳寿命研究
油浸条件下螺杆泵定子橡胶疲劳寿命研究采油螺杆泵一般应用于浅井,并且有较短的寿命,提高螺杆泵的使用寿命一直是一个亟待解决的问题。
通过现场调研,定子橡胶的疲劳是导致螺杆泵失效的重要原因之一。
目前,主要使用疲劳试验的方法来测试橡胶产品的疲劳寿命,但这种方法成本高,周期长,所以很难测试各种橡胶产品的疲劳寿命。
目前国内很少研究螺杆泵定子的疲劳性能,特别是油浸条件下螺杆泵定子橡胶的疲劳性能。
为了使螺杆泵定子橡胶的疲劳寿命符合油田环境,选用断裂力学理论和数值模拟理论对螺杆泵的疲劳寿命进行了研究。
建立了油浸条件下的螺杆泵定子橡胶疲劳寿命的预测模型,对螺杆泵疲劳寿命的研究具有重大意义。
进行在不同温度下油浸与非油浸条件下的单轴拉伸与平面剪切试验,得到了不同温度下油浸与非油浸条件下的应力应变曲线,揭示了不同温度下油浸与非油浸状态下应力应变关系随着温度的变化趋势。
基于试验数据,利用ABAQUS软件对两种典型的本构模型进行的拟合对比分析,对拟合效果好的本构模型进行温度、油浸条件的修正,确定一个与温度、油浸相关的螺杆泵的定子橡胶材料的本构模型。
基于以上修正得到的与温度油浸相关的螺杆泵定子橡胶材料的本构模型对螺杆泵进行力学特性分析,分析了接触应力、等效应力及应变的分布规律,确立了螺杆泵定子橡胶的疲劳危险截面。
根据上述理论,开展了常温条件下不同预制切口的油浸与非油浸条件下的橡胶试件的疲劳试验,获得了常温条件下油浸与非油浸介质下在不同预制切口时的疲劳寿命曲线,建立了常温油浸与非油浸介质下的螺杆泵定子橡胶疲劳寿命预测模型。
根据螺杆泵力学特性分析结果,确定螺杆泵定子橡胶的应变能释放率范围,再基于常温条件下油浸与非油浸介质下的螺杆泵定子橡胶疲劳寿命的预测模型,对常温状态下油浸与非油浸介质下的螺杆泵定子橡胶的疲劳寿命进行预测,结果表明,在常温条件下,螺杆泵经油浸后寿命明显降低。
橡胶疲劳研究综述_王昊
零 的 恒幅 载荷下 某 填 充 橡 胶 的 裂 纹 扩 展 试 验 , 并 通过 对实 测数 据 的分析 将 橡胶裂纹扩展 特 性分 为 并给出了这4个阶段裂纹扩展速率的 4 个阶 段 , 近似 表达 式 , 如图1所示。
关 系 。 对于 结构相 对 规 则 的 简 单 试 样 ( 如简单拉 伸 试 样 和 纯 剪 试 样) 而言, 其远离 裂纹 处 的应 变能
[] R. S. R i v l i n等 8 将 G r i f f i t h的方法应用于橡 胶材料 撕 裂 问题 的研究中 。 他 们 发现 橡胶材料的
方法研究了 最小 应 变 对 两种 合成 橡胶疲劳寿命的 对于应 变结晶 的橡胶 , 循环 加 载 影响 。 一 般 来 说 , 最小 应 变 的 增 大 可 以 提 高 疲 劳 寿 命 。S. M. C a d - w e l l的研究 没 有提 到如 何将 载荷 状态 相 对 简单 的 实验 结 果 应用于 复杂 应 变 条 件 下 橡胶材料疲劳寿 基于 命的 预 测 。 而此 后 一 些 学 者 通 过 研 究 发 现 , 应 变 的疲劳 损 伤参量无 法 将简单拉伸 和 等 双轴拉
[] 劳 损 伤参量 。1 9 4 0年, S. M. C a d w e l l等 1 在 研 究
非填充硫 化 胶的 疲 劳 寿 命 时 发 现 : 在保持应变幅 值恒 定的情况 下 , 天然橡胶的疲劳寿命随着循环 最 小 应 变 的 增 大 而 延 长, 并且在最小应变小于 而 当 最小 应 2 0 0% 的情况 下 都 能 观察 到这 一 现象 , 变超过 这 一 水平 后 , 疲劳寿命又会随着最小应变
载次数; r A0 , B0 和 z 为 橡胶裂纹的 稳 定扩展 速 率 ;
橡胶液压软管疲劳寿命
橡胶液压软管疲劳寿命橡胶液压软管是机械设备中重要的传动元件之一,广泛应用于工程机械、农业机械、矿山机械等领域。
但是,由于在使用过程中会受到多次弯曲、扭转、拉伸等复杂力学作用,软管的使用寿命可能会受到限制。
因此,研究软管的疲劳寿命对于延长机器设备的使用寿命、提高生产效率、降低维护成本具有重要意义。
一、橡胶液压软管的结构及疲劳失效形式橡胶液压软管主要由内层橡胶、增强层(钢丝层或纤维层)、外层橡胶等组成。
其中,增强层是主要承受软管内部压力和外部载荷的部分,因此其力学性能直接影响软管的疲劳寿命。
软管的疲劳失效形式包括裂纹、断裂、脱层等。
二、影响橡胶液压软管疲劳寿命的因素1. 工作压力:软管的工作压力越高,其内部应力也会相应增大,从而导致软管的疲劳寿命缩短。
2. 弯曲半径:软管在弯曲时,增强层的受力状态发生变化,可能会导致增强层的断裂或脱离,从而影响软管的寿命。
因此,弯曲半径越大,软管的疲劳寿命也越长。
3. 活塞速度:液压系统中,活塞速度越快,液流速度也越快,从而对软管内部增强层形成的冲击力也越大,进而缩短软管的疲劳寿命。
4. 温度:橡胶材料在不同温度下的物理性能存在很大差别,过高或过低的温度都会对软管的使用寿命产生不利影响。
三、橡胶液压软管的疲劳试验方法为了确定橡胶液压软管的疲劳寿命,需要进行相应的疲劳试验。
目前,常用的疲劳试验方法有两种:弯曲疲劳试验和脉动压力疲劳试验。
1. 弯曲疲劳试验:将软管固定在弯曲半径一定的模具上,进行反复弯曲,记录软管在特定次数下出现裂纹或失效的情况,以此来评估软管的疲劳寿命。
2. 脉动压力疲劳试验:将软管连接到液压系统中,在特定的压力和频率下进行循环压力加载,记录软管在特定次数下出现裂纹或失效的情况,以此来评估软管的疲劳寿命。
四、如何延长橡胶液压软管的使用寿命在实际应用中,为了延长橡胶液压软管的使用寿命,可以从以下几个方面入手:1. 选择合适的软管型号和规格,根据实际工作条件进行合理的选择。
橡胶材料老化机理与寿命预测研究
橡胶材料老化机理与寿命预测研究橡胶材料是我们日常生活中广泛应用的材料,如轮胎、密封制品、管道等等,但是随着时间的推移,橡胶材料会出现老化现象,导致其性能下降,失去原有的功能。
了解橡胶材料老化机理和寿命预测研究对于橡胶材料的使用和生产具有重要意义。
一、橡胶材料老化机理橡胶材料在使用过程中会遭受各种外界因素的影响,导致其材料性能发生变化,出现老化现象。
橡胶材料老化机理可以从以下几个方面进行分析。
1. 氧化老化氧化是导致橡胶老化的主要因素之一。
在空气中含氧量高的环境中,橡胶材料很容易出现氧化现象。
氧化过程中,橡胶分子的长链高分子结构会断裂,并形成一些小分子氧化产物。
2. 光老化使用橡胶材料的环境中可能会有紫外线、紫外线辐射等光源,这些光源能穿透橡胶材料并与其分子发生相互作用。
这些相互作用会导致橡胶材料的分子链结构断裂,从而形成一些小分子氧化产物。
3. 热老化常温下,橡胶材料的长链高分子结构相对稳定,但是当橡胶材料受热作用时,其分子结构会发生变化。
热老化的原因在于分子对热的敏感性,高温会引起橡胶分子的活化,从而使得其细胞结构发生变化。
4. 化学老化在使用橡胶材料过程中,橡胶材料会遭受各种化学因素的影响。
这些化学因素可能是有害物质、油性物质、水、酸、碱等,导致橡胶分子链变化并产生氧化物。
二、橡胶材料寿命预测研究针对橡胶材料的老化现象,科研工作者通过研究橡胶材料寿命预测,找出了一些影响橡胶材料寿命的因素。
1. 贮存条件橡胶材料贮存条件越好,其寿命相对越长。
橡胶材料的贮存温度和湿度对其寿命有很大的影响。
一般而言,橡胶材料要存储在干燥、避光、低温、低湿的环境中。
2. 使用环境橡胶材料在不同的使用环境下有不同的寿命。
在各种外部因素影响下,橡胶材料的寿命也会受到影响。
例如,橡胶管道在被暴露在紫外线和氧化剂等环境中,寿命会比暴露在其他环境下的橡胶管道寿命要短。
3. 橡胶材料类型不同类型的橡胶材料具有不同的寿命。
例如,氟橡胶的耐化学质量很高,该材料能够抵抗多数化学药品的腐蚀,寿命较长。
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。
橡胶构件疲劳寿命的研究方法概述
1阶段 是微 裂纹 萌生 前 的寿 命 , 即裂 纹成 核 寿 命 ;
第 2阶段是 微小 裂纹 扩展 到材 料破 坏失 效 时的裂
纹 寿命 。然 而 , 对 于不 同用 途 的橡胶 构件 , 其 失效 评 价准 则也 出 于安 全 等 方 面 的考 虑 会 有 所 不 同 。
有 的橡胶 构 件裂 纹 成 核 即认 为失 效 , 而有 的橡 胶 构 件裂 纹成 核到 裂纹 扩展 到失 效尺 寸仍 然具 有一
裂 纹成 核法 是基 于 连续 介 质 力 学 理 论 , 在 给 定某 些量 ( 例 如应 变 和 应 力 ) 的 时 间历 程 下 , 预 测
成 核寿命 , 可定义 为 裂 纹 达 到 一定 尺 寸所 需 的循
环周 次 。 由于这种 方法 是用 应力 和应 变形 式 表述
等_ 3 研 究 了天 然 橡 胶 ( NR) 在 多轴 载 荷 作 用 下 的
中图分类号 : TQ3 3 6 . 2 文献标志码 : B 文章编号 : 1 0 o o 一 8 9 0 X( 2 o 1 4 ) 0 2 — 0 1 2 1 一 O 5
橡 胶构 件通 常 在 周 期 性应 力 状 态 下 工 作 , 橡
胶 材料 的疲 劳 断 裂 性 能 往 往 决 定 构 件 的 疲 劳 寿
定, 裂 纹 萌生 方 向不仅 与载荷 类 型 ( 拉伸、 扭转 等)
有关 , 还 与最 大载荷 水 平有关 。
w. V. Ma r s 等_ 4 研 究 了多轴 载 荷 作 用 下橡 胶疲 劳裂 纹 萌生 的研究 方 法 , 包 括最 大 主应变 、 应
橡胶工业 源自2 0 1 4年第 6 1 卷
研 究橡胶 材 料 的疲 劳 特性具 有 重要 意义 。 橡胶 构 件 的疲 劳 寿命 主要 分 为 2个 阶 段 : 第
橡胶制品疲劳寿命的影响因素分析
橡胶制品疲劳寿命的影响因素分析发布时间:2022-06-17T07:02:23.182Z 来源:《科学与技术》2022年第2月第4期作者:张飞翔[导读] 橡胶制品一直都是人民群众日常生活中最常见的一种物品,人们在选取橡胶制品的时候,首先会考虑到其使用寿命,橡胶制品的使用寿命会受到内外环境的影响,而产生变化张飞翔凯丰集团有限公司浙江永康 321307摘要:橡胶制品一直都是人民群众日常生活中最常见的一种物品,人们在选取橡胶制品的时候,首先会考虑到其使用寿命,橡胶制品的使用寿命会受到内外环境的影响,而产生变化。
比如在使用过程中,受到循环应力以及应变拉力都会使其产生影响,从而最终导致内部结构产生变化。
这种现象的产生,值得我们去思考橡胶制品内部存在的问题,这种问题被普遍称之为橡胶疲劳。
橡胶制品本来就是一种延伸性比较大的制品,特别是在受到外界作用力的拉扯以及压缩下,对于橡胶制品的整体内部结构和外部都会造成一定的损害,这样会导致它的使用方面受到了影响。
在广大人民群众当中,橡胶制品存在着每一个生活的角落,比如汽车和日常生活用品方面都离不开橡胶材料,本文主要围绕着橡胶制品疲劳寿命影响的因素进行讨论与分析,并且提出相应的解决措施,以期给同仁参考。
关键词:橡胶制品;疲劳寿命;影响因素分析最为常见的橡胶制品,包括了轮胎以及橡胶减震器等多种制品,而这些制品在日常使用过程中载荷作用下,会产生一定的疲劳、失效,就会影响到其使用寿命。
橡胶产品在最初开始制作时,需要对于橡胶材料以及结构的各方面进行大概的评估,之后也是要结合实验和仿真技术来对产品的整体使用设备进行预估。
在进行评估中发现其存在的相应问题之后,来根据选择的材料以及设计等各方面进行改革,特别是对生产工艺方面需要进行改革,才能够对产品的质量有所提升,从而延长其使用的寿命,这样才能有效地控制成本,提高其生产的利益,为企业增加经济效益。
橡胶本来就是延展性比较广泛的一种材质,并且其中也具有复杂的应力应变关系的超弹性材料,在试剂使用过程中,循环粘合的作用下会导致橡胶出现疲劳性,因此需要针对这一方面进行研究与讨论后,制定出解决的方案。
橡胶密封圈疲劳寿命预测研究方法综述
橡胶密封圈疲劳寿命预测研究方法综述摘要:橡胶密封圈对提高设备密封性能有重要作用,通常作为密封构件广泛应用于工业机械设备。
概述橡胶密封圈的疲劳寿命研究方法,主要分为S-N曲线法、裂纹萌生法和裂纹扩展法。
从寿命预测计算理论出发,阐述常用的计算模型,总结实现橡胶密封圈寿命预测计算的方式,对初步了解橡胶材料寿命预测方法和计算模型之间的关系具有重要意义。
关键词:橡胶密封圈 S-N曲线裂纹萌生裂纹扩展寿命预测橡胶属于高分子材料,具有弹性性质,能够为设备提供良好的密封性能,因此广泛应用于燃油、液压、润滑等密封系统。
在复杂工况下,橡胶密封圈经常出现老化、破裂、永久变形、间隙咬伤、腐蚀等失效现象。
为了有效预防泄漏事件的发生,许多国内外学者对橡胶密封圈使用寿命的预测方法展开了研究。
王昊等[1][2]综述了橡胶疲劳影响因素和裂纹萌生、裂纹扩展等橡胶疲劳寿命研究方法,阐述了通过有限元仿真技术预测橡胶材料疲劳寿命的研究进展。
杜秀华等[3]概述橡胶构件的疲劳寿命研究方法主要分为裂纹成核法、裂纹扩展法和S-N曲线法,并给出各研究方法的选择依据。
王小莉等[4][5]从橡胶材料的疲劳裂纹萌生、扩展以及疲劳损伤三个角度综述了疲劳特性研究进展。
丁智平等[6]采用连续介质损伤力学方法,结合有限元分析方法对橡胶构件进行寿命预测,预测结果比较理想。
刘兵[7]以某伺服作动器为研究对象,计算了橡胶O形圈的疲劳寿命,为橡胶材料寿命预测提供了分析方法和数值依据。
王星盼[8]对不同温度和多轴应力作用下的橡胶进行疲劳特性研究,通过有限元方法对橡胶构件进行了寿命预测。
裴硕等[9]基于断裂力学理论,对丁腈橡胶建立了疲劳寿命预测模型,通过FE-SAFE软件对橡胶材料进行了寿命预测。
综上所述,橡胶材料寿命预测最常见的方法有S-N曲线法、裂纹萌生法和裂纹扩展法。
1 S-N曲线法对橡胶密封圈施加周期性应力(应变)是影响疲劳寿命的主要原因,应力(应变)增加,疲劳寿命减少,反之增加。
橡胶疲劳寿命的有限元分析与实验研究
弹 性 体 C , H 2 0 I N 1 7 A - 0 4 — E 2 I 5 A , 2 S 7 T ( 2 ( ) M : 1 E O R ~ I C 1 4 S
橡 胶 疲 劳 寿 命 的有 限元 分 析 与 实验 研 究 *
张 天 华 , 王
国家 重 点 实 验 室 , 辽 宁 大连 1 1 6 0 2 4 )
有 限元 法分 析 橡 胶 的疲 劳 问题 始 于 2 O世 纪
后期, 它 的兴 起 引 起 了研 究 疲 劳 问题 学 者 的广 泛 关 注 。2 O世 纪后 期 , 国 内已经 开 始用 有 限 元 法 分
验, 获取材 料 的应 力一 应 变 曲线 , 通 过 该 曲 线 分 析 硫化 橡胶 的 基 本 力 学 性 能 。将 应 力一 应 变 曲 线 导
该 配 方 的硫 化 N R, 当橡 胶 本 构 方程 选 用 Ar r u d a — B o y c e模 型 时 , 模拟 的橡胶 试样 单向拉伸 力学行 为( 应
力一 应变) 与 实验 值 比较 吻舍 ; 通 过 AB AQus和 F E — S AF E平 台模 拟 得 到 的 硫 化 N R 试样的疲 劳寿命 与 疲劳实验结果相接近 , 误 差在 1 . 9 8 %范 围 内 。验 证 了有 限 元 软 件 AB A Qus和 F E — S AF E 相 结 合 模 拟 结
入 AB AQUS软 件 中 , 通 过软 件 中 自带 的橡 胶 本
*基 金项 目 : 国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 5 1 2 7 3 0 9 9 , 2 1 2 7 4 0 7 2 ) ; 绿 色 轮胎 与 橡胶 协 同创 新 中心 开 放 基金 资 助 项 目
橡胶老化寿命预测方法的研究情况简介
RO0・ RH— — R0OH+ ・ + R
用。 此外, 加速寿命试验还作 了以下假设: 在试验温度和外 推温度范围内, 只有一个 或几个具有相 同活化能 的反应 起决定作用; 反应活化能是常数 , 与温度无关; 反应速率只 受温度影响 , 与其它 因索无关 。 际情况要 复杂得多 , 实 所 以加速寿命试验预测 出的橡胶构件贮存寿命只是一个近 似值 ,它 与实际贮存寿命 的接近程度取决于橡胶构件在 老化过程中是否遵循这些假设 。如果对结果的准确程度 要求不高 ,甚至可以使用 比标准方法更为简单的热重点 斜法预估橡胶材料的贮存 寿命 。此法是在橡 } 生能变化 到临界值 P以下 , 建立 t T之间的关系 , 与 在一定 的温度
第 3 0卷第 2 4期
Vo .0 o 2 1 N .4 3
企 业 技 术 开 发
T CHNOL I AL DEV O MEN E
21 年 1 0 1 2月
De . c201l
橡胶 老化 寿命预 测方法 的研 究情况 简介
化试验箱 内,并周期性地检查和测定试 样的外观及性能 变化 ,从而评定其耐热性及 预测某些高分子材料 的贮存 期和使用寿命的一种方法 。之后又 出现了氧弹加速老化 试验 、 人工气候加速老化试验 、 湿热老 化试验 、 臭氧加速
老化试验 、 烟雾腐蚀试验 、 人工抗霉试 验等。 长时间 的人 工加速老化与实际 自然 老化研究表 明, 烘箱加速老化与 实际 自然老化最接近 , 因此橡胶加速老化研究 多以提高 温度 的烘箱加速老化方法为主。 研究表 明: 用于电容器密 封的天然橡胶 ( R) 乙丙橡胶 ( P E D 、 N , E M、 P M) 丁苯橡胶 (B 、 S R)丁基橡胶 (I 、 I 硅橡胶 ( V ) 等 , R) N Q等 使用过程 中的老化都属于热氧老化 。
随机振动条件下的橡胶衬套疲劳寿命预测
随机振动条件下的橡胶衬套疲劳寿命预测随机振动下橡胶衬套的疲劳寿命预测是一项重要的工作,常常用于预测橡胶衬套在工作过程中所承受的振动力,以及其使用寿命。
在预测过程中需要考虑多种因素,包括材料本身的特性,使用条件以及应力情况等。
首先,橡胶衬套是由弹性材料制成,能够很好地吸收振动力,使得机械设备在运行时不会受到影响。
然而,在长时间的使用中,橡胶衬套会因为高强度的振动力而出现疲劳损伤,导致整个机械设备的失效。
因此,疲劳寿命预测对于预防这种损坏非常重要。
其次,在预测过程中需要考虑使用条件。
不同的机械设备在运行时所承受的振动力是不同的,因此需要考虑使用条件对于橡胶衬套的影响。
例如,若机械设备在高温环境下运行,橡胶衬套的使用寿命将会受到极大的影响。
因此,在进行预测时需要考虑使用条件对于疲劳寿命的影响。
最后,预测过程中需要考虑材料的特性以及应力情况等因素。
橡胶衬套的材料并不是完美的,会受到应力的影响而出现疲劳损伤。
因此,预测过程中需要考虑材料的韧性、硬度、抗拉强度等特性,以及在使用过程中出现的拉伸、压缩等应力情况。
在预测过程中,常常采用疲劳试验,通过将橡胶衬套置于振动台上进行震动测试,以模拟实际使用过程中所承受的振动力。
通过试验得到的数据,可以进行数据分析,以便预测橡胶衬套的疲劳寿命。
除了疲劳试验外,还可以采用有限元分析方法进行预测。
通过将橡胶衬套的几何设计与施加的振动力传递进行模拟,得出衬套内部应力分布情况,以预测橡胶衬套的疲劳寿命。
总的来说,随机振动下橡胶衬套的疲劳寿命预测是一项复杂的工作,需要综合考虑多种因素。
通过疲劳试验或有限元分析等方式,可以得出预测结果,并为后续的维护和保养提供有力的基础。
为确保橡胶衬套的工作寿命,需要将预测得出的疲劳寿命与实际使用寿命进行比较。
比较过程中,需要考虑不同因素的影响,例如使用条件、应力情况、环境温度等。
将预测结果与实际情况进行对比,可以发现有些橡胶衬套的使用寿命可能比预测结果更短,而有些则可能比预测结果更长。
橡胶疲劳失效机理的研究
科技风 2019 年 8 月
机械化工 DOI: 10.19392 / j.cnki.1671-7341.201922121
橡胶疲劳失效机理的研究
任欣
华晨宝马汽车有限公司 辽宁沈阳 110000
摘 要: 橡胶作为一种弹性高、造价低廉的材料,在各个行业都被广泛运用,尤其是在工业制造和国防事业中。在的实际使用 过程中,橡胶制品( 如橡胶减震器、橡胶手套、橡胶密封圈等) ,通常在周期性作业下超负荷工作,此时如果橡胶出现了疲劳、断裂的 现象,就会损坏机械、导致事故和重大经济损失的发生。由此可见,在橡胶产品开发初期探究分析橡胶密封圈的失效成因,改进橡 胶制品的生产流程,保证橡胶材料的质量和使用寿命是保障产品质量、提升企业生产利润的重要前提。
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橡胶的不同断裂情况 2 影响橡胶动态疲劳寿命的因素 2.1 交联网络 橡胶的交联网络能够在一定程度上影响橡胶的性能和疲 劳状况,硫化反应对橡胶疲劳寿命有重要影响,硫化机和硫化 反应可以提高橡胶的耐疲劳性,延长橡胶的使用寿命。橡胶制 品生产商应该注意使用适配橡胶材料的硫化剂,这同样能够影 响橡胶的老化速率。 2.2 应力-应变条件 由于橡胶在使用过程中受外界载荷的作用,因而橡胶对于 应力-应变的敏感度 很 高,其 中 应 力 和 应 变 幅 度 是 最 重 要 的 因 素。研究显示,最小应变与载荷比 R 与橡胶寿命成正比,当 R 的值较大时,裂纹尖端会产生钝化效应,而钝化效应引起的结 晶将会阻碍裂纹的增长。 2.3 环境条件 环境是橡胶疲劳分析中的关键要素,尤其是在橡胶高密度 作业的情况下,温度、压力以及不同浓度的化学反应物含量会 直接影响橡胶材料的力学行为和疲劳状况。
橡胶材料疲劳损伤特性与寿命预测研究
橡胶材料疲劳损伤特性与寿命预测研究随着工业的不断进步和技术的不断革新,橡胶是一个非常重要的材料。
它被广泛应用于工业、医疗、汽车等领域。
然而,长期的使用和疲劳会导致橡胶材料疲劳损伤,甚至失效。
这种失效不仅会给工业生产带来影响,还会导致严重的安全问题。
因此,对橡胶材料的疲劳损伤特性和寿命预测进行研究非常必要。
一、橡胶材料的疲劳损伤特性疲劳损伤通常是材料在受到交变应力的情况下发生的,这种应力会引起材料内部的微观结构变化,进而导致宏观性能下降。
对于橡胶材料来说,弹性和结构是其最基本的性能。
所以,研究橡胶材料的疲劳损伤特性就必须了解其弹性和结构的变化情况。
橡胶材料的弹性特性与其内部结构和成分密切相关。
材料受到外界力的作用后,它的形变会影响其内部化学键,从而影响其物理性质。
当材料经过长期疲劳作用后,它的弹性便会发生变化。
此时,需要考虑材料的温度、湿度、化学环境等因素对其弹性的影响。
此外,还需要考虑它的外观形态对其弹性和结构的影响。
一些几何形状不良的橡胶零件更容易出现疲劳破坏。
对于橡胶材料的结构特性,主要与材料中弹性体和填充物的含量、相互作用以及其分布等因素有关。
一般来说,弹性体含量越高,橡胶材料的弹性越好;填充物含量越高,橡胶材料的硬度越大,但其强度和韧性会相应降低。
因此,需要考虑填充物的种类、粒度、分布等因素对橡胶材料的疲劳损伤特性的影响。
二、橡胶材料寿命预测研究橡胶材料疲劳寿命预测是指通过对橡胶材料的疲劳性能进行分析和测试,预测其在实际应用中的使用寿命。
在实际应用过程中,设计者通常会考虑材料的寿命和性能的平衡,以提高材料的使用效率。
因此,对于橡胶材料的寿命预测研究是非常必要的。
针对不同应用环境下的橡胶材料,通常考虑以下几个方面:1.受力模式:橡胶材料在不同受力方式下的疲劳寿命是不同的。
受力模式的不同会影响受力状况,从而导致疲劳损伤度和寿命不同。
2.受力频率:受力频率高的橡胶材料疲劳失效的速度快于受力频率低的橡胶材料。
橡胶减震衬套疲劳寿命预测方法
橡胶减震衬套疲劳寿命预测方法
橡胶减震衬套的疲劳寿命预测是一个重要的工程问题,对于提
高产品的可靠性和安全性具有重要意义。
疲劳寿命预测方法可以从
材料特性、设计参数、工作环境等多个角度进行分析。
首先,从材料特性的角度来看,橡胶减震衬套的疲劳寿命预测
需要考虑橡胶材料的本身特性,比如弹性模量、拉伸强度、断裂韧
性等。
这些参数可以通过实验测试或者材料手册获得,然后结合材
料的疲劳性能曲线,可以利用S-N曲线法或者裂纹扩展理论等方法
进行疲劳寿命的预测。
其次,从设计参数的角度来看,橡胶减震衬套的疲劳寿命预测
需要考虑到设计的几何形状、尺寸、载荷和工作条件等因素。
通过
有限元分析、应力分析和应变分析等方法,可以评估橡胶减震衬套
在实际工作条件下的受力情况,从而预测其疲劳寿命。
此外,工作环境也是影响橡胶减震衬套疲劳寿命的重要因素。
温度、湿度、化学介质等环境因素都会对橡胶材料的性能产生影响,因此需要将工作环境的影响考虑进来,进行相应的修正和调整。
总的来说,橡胶减震衬套的疲劳寿命预测是一个复杂的工程问题,需要综合考虑材料特性、设计参数和工作环境等多个因素。
通过合理的实验测试、数值模拟和理论分析,可以得到比较准确的疲劳寿命预测结果,为产品的设计和改进提供重要参考依据。
橡胶的疲劳老化概要
橡胶在交变应力或应变作用下,物理力学性能逐渐变 坏,以致最后丧失使用价值的现象称为疲劳老化。如 受拉伸疲劳的橡胶制品,在疲劳老化过程中逐渐产生 龟裂,以致最后完全断裂。在实际使用的橡胶制品中, 经受疲劳老化的例子还有汽车轮胎、橡胶传动带及防 震橡胶制品等。 橡胶的疲劳老化除取决于所承受的交变应力及应变之 外,还受橡胶的结构、配方组成及所处的环境因素如 温度、氧、臭氧及其他环境介质等影响。
力化学机理
橡胶的疲劳过程是在力的作用下的一个化学反应, 主要是在力作用下的活化氧化过程。
力化学机理
观点一:C-C键被机械力打断,产生自由基 疲劳过程橡胶分子链中C-C键被机械力打断,由此产 生自由基与氧反应,引发氧化老化。因此 ,分子链被切 断而形成的裂纹的顶端附近随着老化的进行使强度降低, 在不断重复变形作用下使分子链断裂容易,使裂纹不断 增大。
力化学机理
观点二:在机械应力作用下,C=C键活化能降低, 促进氧化反应
当有防老剂D ,橡胶分子链断裂之前它优先于过氧化物 反应,夺取其中的氧,通过自身的消耗避免了橡胶分子链 的断裂。在反复变形作用下,橡胶分子主链的C=C键变弱, 从而使其与氧反应所需要的活化能降低,促进了氧化反应。 即在大多数情况下,因为承受较低的机械应力而按活化能 降低→同氧的反应容易→过氧化物的形成→主链断裂的方 式产生反应使其老化。
橡胶材料疲劳寿命影响因素及研究方法综述
异的柔软性、绝缘性、耐磨性和阻隔性而广泛应用 于轮胎、胶管、减震器、密封件、输送带和橡胶坝等 制品中。这些橡胶制品常在周期性交变应力下使 用,因 此 橡 胶 材 料 的 耐 疲 劳 性 能 往 往 决 定 了 橡 胶 制 品 的 使 用 寿 命。 传 统 上,橡 胶 材 料 的 疲 劳 研 究
1 橡胶材料疲劳寿命的影响因素 1. 1 胶料配方
胶料配方是决定橡胶材料耐疲劳性能的关键 因素,一直是橡胶制品研发的重点。在结构、受力 条 件 和 使 用 环 境 等 一 定 的 情 况 下,橡 胶 制 品 的 疲 劳寿命与胶料配方设计息息相关,尤其是生胶、填 料、硫 化 剂 体 系 和 防 护 体 系 等 的 选 择 对 橡 胶 材 料 耐疲劳性能影响很大。 1. 1. 1 生胶
胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)较差。 提高橡胶分子链的不饱和度可提高其耐热氧
老 化 性 能,如 HNBR 的 热 氧 稳 定 性 优 于 丁 腈 橡 胶 (NBR)[2]。 生 胶 的 相 对 分 子 质 量 和 分 子 结 构 对 橡 胶材料的耐疲劳性能有较大影响,J. Zhao等[3]研 究表明相对分子质量较低的SBR具有较好的耐疲 劳性能,顺式含量较高的顺丁橡胶(BR)耐疲劳性 能 较 好 ,原 因 是 应 变 诱 导 结 晶 延 迟 了 疲 劳 失 效 。 表1为 某 轮 胎 胎 侧 胶 配 方 比 较,正 常 配 方 试 样 在 屈 挠 试 验 中 屈 挠 1 5 万 次 时 发 生 裂 口 ,而 试 验 配 方 试 样 在 屈 挠 5 0 万 次 时 仍 未 出 现 裂 口 。 可 见 ,在 配 方中适当增大BR并用比有利于提高胎侧胶的耐 疲劳性能。
橡胶的化学微观结构[决定玻璃化温度(Tg)、 热 氧 稳 定 性 和 应 变 诱 导 结 晶[1]等]、相 对 分 子 质 量 及 支 链、内 部 杂 质 以 及 橡 胶 并 用 等 都 会 影 响 橡 胶 制 品 的 疲 劳 寿 命。 如 氟 橡 胶 和 氢 化 丁 腈 橡 胶 (HNBR)等特种橡胶的热氧稳定性较好,而天然橡
橡胶的老化与寿命估算(续)——第九章 橡胶的老化试验及老化变质程度的测定——第一节 橡胶的热老化试验
橡胶的老化与寿命估算(续)——第九章橡胶的老化试验及老化变质程度的测定——第一节橡胶的热老化试验
李昂
【期刊名称】《橡胶参考资料》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】橡胶的老化,影响因素较多,并且复杂。
如热能、光能、辐射能和机械
能等能量因素;氧、臭氧、变价金属和水分等物质因素。
这些能量因素、物质因素,多数同时存在,共同促使橡胶等高分子材料的老化变质,破坏网络结构。
为了使橡胶产品更好地应用于实际,了解与掌握老化规律,进行老化试验,测定老化变质的程度,是橡胶物理测试的重要工作,也是橡胶加工工艺研究的重要内容。
通过橡胶老化试验,可以测定在一定状况下橡胶老化变质的相关数据,掌握橡胶的使用条件。
橡胶的老化试验范围很宽,经归纳主要有:热老化试验、臭氧老化试验、大气老化试验、自然贮存老化试验、人工气候老化试验、龟裂裂口试验、湿热老化试验、液体介质老化试验等。
下面就简述这些老化试验。
【总页数】4页(P2-5)
【作者】李昂
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TQ330.383
【相关文献】
1.橡胶在空气压力下的热老化试验方法 [J], 郑云中;叶苑(木岑)
2.橡胶湿热老化试验的研究 [J], 陈经盛
3.硫化橡胶湿热老化试验方法 [J], 陈经盛
4.航天器用GD414硅橡胶材料的湿热老化试验与贮存寿命预测 [J], 孙书;李秀杰;李伟煜;张友义;杜金腾;肖晓明;赵海泉;杨耀东
5.基于加速热老化试验的橡胶活化能及寿命分析 [J], 时兴波;陈学永;江浪;薛欢欢因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高疲劳寿命橡胶
高疲劳寿命橡胶
佚名
【期刊名称】《橡胶参考资料》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】据“Rubbr有Worid,2010,242(3):49”报道,美国Engineered Plastics Solution集团公司开发的DuraFlex天然橡胶共混物具有目前工业应用中已知的最高回弹性和疲劳寿命,可用于最为强力持久的震动和频繁的振动工况下。
其研发公司已针对新材料进行了往复式疲劳寿命试验,在一般的应用试验中未出现任何缺陷,
【总页数】1页(P23-23)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ330.13
【相关文献】
1.橡胶悬架用橡胶弹簧疲劳寿命预测方法研究 [J], 刘建勋;邹波;彭立华;吴明珠;张亚新;陈柏松
2.通过丙烯酸酯橡胶与氟橡胶复合开发高耐热,高耐油性橡胶 [J], 木村秀树;刘爱堂
3.高疲劳寿命氯丁橡胶基减振材料的结构与性能 [J], 张新萍;张剑平;蔡磊;宗鑫;贺爱华
4.铁道车辆转向架橡胶元件疲劳寿命研究现状 [J], 侯茂锐;宗仁莉
5.考虑应变比影响的车用隔振橡胶疲劳寿命预测方法 [J], 吕向飞;黄帅
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高了产品的物性 , 特别是长期困扰产品质量
的针孔、 渗水等问题得到了有效的控制。 在
设备总体设计上采用了新技术、 新方法。 如
齿轮减速机与主轴直联 , 代替了传统的针轮
摆线减速机 ,消除了生产线链条颤抖的现象 ,
改善了胶膜均匀度 , 增加了断裂强度和拉伸
强度。 同时三次浸渍机在设备噪音、 节能等
方面都有了很大的改进。 一年来设备运转良
注: 表内数字为每公斤橡胶价。 1美元 = 174. 57新分 = 42. 22泰铢。
(晓田 )
●日前 , 西北橡胶塑料研究设计院将技改淘
汰下来的 5台旧设备 , 面向社会公开竞价
拍卖 , 收到很好效果。 此举不仅体现了公
平、 公正、 公开的原则 , 而且大大超出预
计售价。
(崔宝源 )
●日本普利斯通公司与天津锦湖公司洽谈收
-
27. 70 27. 15 26. 85 26. 40
26. 55 25. 70
二、 期货价格 ( 9月 18日 )
约期 月份
新加坡商品交易所
(收市价 )
R SS1 新分
R SS3 美分
T SR20 ( FOB) 美分
日本商品交易所 (收市价 )
神户 日元
东京 日元
09
-
-
-
69. 32 72. 90
双星自制硫黄搅拌机
日前 , 双星集团鲁中公司炼胶厂保全工 自已动手制作的混油硫黄搅拌机试验成功 , 正式投入使用。 双星鲁中公司炼胶厂为克服 胶料中有硫黄粒子的问题 , 采用硫黄中拌油 的方法 , 使硫黄充分湿润 , 达到在胶料中分 布均匀。但是人工搅拌不能保证混油质量 ,胶 料中还经常出现硫黄粒子 ,影响产品质量。为 保证混油硫黄的搅拌质量 ,保全工群策群力 , 动手制作了硫黄搅拌机 , 原来人工搅拌 50公 斤硫黄需 20分钟 , 现在只需 2分钟 , 而且硫 黄混油均匀 , 保证了炼胶质量。 (王开良 )
阻率变化也不同 ; 天然橡胶疲劳后声速下降 ,
配方不同 , 声速 下降也不同 ; 用红外光谱对
天然橡胶疲劳前后的化学结构进行了分析 ,
发现经 2万次疲劳产生断链的同时又产生交
联或直接键合 , 继续疲劳至 10万次时 , 单硫
直链键的浓度大幅度下降 ,链断裂占主要 ,试
样出现宏观一级裂口。
(华阳 )
●四川川橡集团公司非常重视和发挥报刊杂 志的作用。 近三年来 , 该公司用于订阅各 类报刊杂志费用近 20万元。从报刊中收集 有价值信息 2000多条 , 其中采纳 800余 条 , 创造了较好的经济效益。 (王建斌 )
购后者的全部资产 , 是因日方看中后者所
处的环境具有发展条件。 收购之后 , 除保
留现有锦湖轮胎产品外 ,还将增加新品种 ,
扩建工程很快就会动工。
(秋水 )
《中国橡胶》 N o. 19 / 2000 (总第 379期 )
· 19·
臭氧更为严重 ; 而在惰性 (如氮气 ) 氛围中 , 疲劳裂纹增长速率下降。
此外 , 填料、 硫化系统、 硫化程度、 抗
氧剂等对橡胶疲劳寿命均有所影响。
2. 对橡胶轮胎的疲劳寿命研究的进展 斜交胎的花纹沟裂纹。 Lake用纯剪切件 模拟研究了斜交胎的胎面花纹和子午胎胎侧
的动态应变 , 结果表明 , 两者都受切口增长 参数和撕裂能的控制。
市场信息
国际天然橡胶现期货价格
一、 现货价格 ( 9月 18日 )
品种及规格 1号烟片胶
新加坡 , 新分 泰国 , 泰铢
-
28. 30
2号烟片胶 3号烟片胶 4号烟片胶 5号烟片胶 20号马来西亚标准胶 50号马来西亚标准胶 5号泰国标准胶 10号泰国标准胶
114. 25 114. 25 110. 50 106. 25 106. 75 104. 75
好 , 达到了设计要求 , 产品质量有了明显提
高。 一些新技术还运用到医用手套生产线的
改造中 , 也取得了很好的效果。
(原明 )
(上接第 12页 ) 显示出弹性元件在铁路市场 强大的生命力。 与国外企业相比 , 国内企业 无论在设计、 工程、 测试 , 还是质量系统、 制 造工艺上均与国外有一定的差距 , 在实现产 品更高等级的可靠性、 舒适性和耐用性等方 面 , 也存在有待改进的地方。 但是 , 瑕不掩 玉 , 铁路系统的成功提速 , 减震企业功不可 没 ; 减震产品大量出口欧美及东南亚国际市 场 , 也足以证明国内减震企业有其强大的竞 争实力和赶超国际名牌企业的雄心壮志。 相 信随着 “入世” 的到来和西部大开发战略的 全面启动 , 减震产品在质量上一定会更上一 层楼 , 国内减震企业也一定能挤身世界先进 企业之列。 □
四新荟萃
小改小革
沈乳研成安全套三次浸渍机
浸渍机是生产安全套的主要设备 , 过去
采用二次浸渍对提高产品质量很难再有大的
突破。 沈阳乳胶厂为与国际标准接轨 , 提高
产品优级品率 , 组织工程技术人员研制三次
浸渍机 , 从自行设计、 制造直到投产使用不
到半年时间。 三次浸渍生产线比过去增加了
一次浸胶 , 在其他工艺上也进行了改进 , 提
10 113. 75 63. 75 60. 25 69. 00 72. 80
11 115. 50 65. 75 62. 50 71. 50 75. 70
12 116. 75 67. 50 64. 50 73. 90 77. 40
01
-
-
-
75. 80 79. 10
02
-
-
-
78. 30 81. 30
子午胎胎侧裂纹。 Young 用带有预切口
的拉伸试样得到了天然橡胶与顺丁橡胶共混
胶料的疲劳裂纹增长数据 , 将该结果与子午
胎胎侧裂纹增长结果相比较 , 当胎侧应变为
21% 时 , 两者有较好的一致性。 张士齐、 刘约翰等人用电性能、 声性能、
红外光谱研究了 硫化胶疲劳前后性能 的变
化 , 结果表明 , 炭黑胶料的体积电阻率在疲 劳后有所增加 , 炭黑粒径、 结构等不同 , 电
科技动态
橡胶疲劳寿命研究概况
橡胶制品通常是在周期性应力状态下使 用的 , 硫化胶的疲劳寿命往往决定橡胶制品 的使用寿命。
1. 影响橡胶疲劳寿命的因素 弹性体性质。 影响疲劳寿命最重要的因 素是弹性体性质: 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 就愈好 ; 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 纹增长也与橡胶种类有关。 应变周期。 对天然橡胶硫化胶 , 当最小 应变增加时 (尽管能量输入降低 ) , 其疲劳寿 命却增加了 , 这表明应变周期在很大程度上 影响橡胶制品的性能。 操作温度。 操作温度对橡胶疲劳寿命的 影响相当复杂 , 因为橡胶在疲劳中同时发生
· 18·
《中国橡胶》 N o. 19 / 2000 ( 总第 379期 )
了不可逆转的化学变化 , 如受降解作用。 大
多数试验结果表明 , 随温度的增加 , 天然橡
胶和丁苯橡胶。 空气氛围对橡胶疲劳寿命影
响比较显著 ,氧和臭氧对疲劳裂纹增长加速 ,