选题依据
1. 选题背景及意义
橡胶复合材料的疲劳破坏性能关系着橡胶制品的使用寿命、安全性和可靠性,因此研究橡胶复合材料的疲劳破坏性能有重要意义。材料的疲劳破坏是材料在动态使用条件下,由裂纹增长至材料断裂的过程。Rivlin 等最早将断裂力学应用于橡胶材料的疲劳破坏研究,并将裂纹每增长单位面积所释放的能量称为撕裂能。Lakelal研究了天然橡胶和丁苯橡胶硫化胶的疲劳裂纹增长速率与撕裂能的关系曲线,分为4个区域:(1)撕裂能很小时,没有裂纹增长,疲劳裂纹增长速率为一个常数;(2)撕裂能达到一定值后,裂纹开始增长，疲劳裂纹增长速率与撕裂能呈线性关系;(3)撕裂能继续增大,疲劳裂纹增长速率与撕裂能呈指数关系;(4)撕裂能很大时,疲劳裂纹增长速率趋于无穷大。材料疲劳破坏是一个复杂的动态累积过程，受到多方面因素的影响，例如材料的定伸应力[3]在定应变条件下,材料定伸越大,其受到的.应力就越大,因而每个疲劳周期,外界输人的能量越多,材料的抗疲劳破坏性能越差。此外还有橡胶类型、填料、频率和温度等影响因素[4-6]。但关于不同形状系数填料对橡胶复合材料抗疲劳破坏性能影响的研究很少。
2.研究目的
橡胶复合材料是以帘线(聚酯、尼龙、人造丝、钢丝等)为增强相、 橡胶为基体的复合材料，除具有一般复合材料的特点外，还具有粘弹性大变形、高模量比(可高达3~4个数量级)等特性是柔性复合材料的典型代表。 橡胶复合材料结构在工作条件下主要承受循环载荷作用，材料的疲劳特性与结构寿命及安全性密切相关，因此近年来这方面的研究一直受到关注 。尽管多年来很多研究工作试图从帘线和橡胶单组分的角度预报橡胶复合材料的疲劳特性，但遗憾的是，至今未能为材料抗疲劳设计和寿命预报提供足够的信息。而且，由于基体材料具有明显的粘弹滯后特性,导致了橡胶复合材料破坏机理的复杂性。 理论上的困难和实验技术上的障碍使得橡胶复合材料的疲劳研究进展缓慢，因而本工作着重研究加入.少量的不同填料(黏土、白炭黑和淀粉)对宽广应变范围内炭黑/丁苯橡胶复合材料抗疲劳破坏性能的影响,并分析其中的作用机理。
二．国内外研究现状
傅政等用深崛美英提出的方法研究了 N R/ B R 的动态疲劳与断裂特征 , 为最佳共混比 的选择提供了理论依据。N R/ B R 共混物的beta;随 B R 用量的增加而增大 , 意味着裂纹的扩展速度 增加 ,而 C0 却明显减少 ,同时表征了用 Demat tia 等加速试验法得到的合成 S - N 曲线的变化规律。他们综合分析后认为 , N R/ B R (质量比) 为 60/ 40～70/ 30 时 , 共混物的动态疲劳破坏性能较好 。
裘怿明等用多项式回归方法拟合了 N R/ B R 共混物的疲劳断裂曲线 ,结果表明实验值与理论 值吻合良好。
右田哲彦曾以 S - N 曲线为基础 ,研究多应力条件下的疲劳累积加和法则(Miner 法则) 对硫化橡胶是否适用 ,发现在轻缓条件(重复应力为拉伸强度的 20 %) 加苛刻条件 (重复应力为拉伸强度的 90 %) 时 , Miner 法则成立 ;在苛刻条件加轻缓条件时 ,Miner 法则不成立。
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