橡胶材料疲劳寿命预测研究

祖海英，耿春丽，王明起
(东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江 大庆〓163318)

  橡胶在发生较大变形时不易发生永久变形或断裂，使其成为众多场合下的理想弹性材料。在日常工作条件下，大多数橡胶制品都是在动态变形条件下使用的，因此对橡胶材料疲劳性能的分析成为研究的热点。橡胶中裂纹的萌生与增长通常被认为是影响其疲劳性能的主要因素［1］,因此对橡胶材料疲劳寿命展开研究，确定疲劳寿命的预测模型，将为研究橡胶制品的疲劳寿命奠定一定的基础。

1〓测定试件疲劳寿命
1.1〓疲劳试验测试
疲劳试验试件用丁腈橡胶制作，材料邵氏A型硬度为 65。试件制成Ⅰ型哑铃状，标距为25mm，两端为夹持段，中间拉伸段为33mm。试件中间单侧预制尺寸为0.2mm的等边三角形切口，切口深度为1.5mm，试件尺寸如图1所示。本次疲劳试验采用XP-16型橡胶疲劳试验机［2］，如图2所示。

图1〓切口试件
1.2〓疲劳试验测试结果分析
本次疲劳试验采用单轴拉伸方式，位移峰值为

图2〓XP-16型疲劳试验机

14mm，最小与最大载荷比R=0(即最小载荷为0）。考虑到试验结果的离散性，取5个试件进行试验，取平均值作为试验结果，见表1。

表1〓哑铃型试件的疲劳寿命
试件1  试件2  试件3  试件4  试件5  平均值
疲劳寿命N/次462 800  432 000  415 000  409 500  457 000  435 260

〓〓
    根据疲劳试验机工作频率为300次/min，试件疲劳寿命平均值为435 260次，可以计算出疲劳寿命为24.18h。

2〓橡胶试件有限元分析
     建模时，采用常规橡胶单轴拉伸状态Ogden本构模型模拟橡胶试件，模型常数通过拟合橡胶试件应力-应变曲线确定；将丁腈橡胶材料近似为不可压缩材料，取其泊松比为0.499。使用UG建立与……
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作者简介：祖海英(1979—)，女，河北唐山人，东北石油大学副教授，博士研究生，主要研究方向为采油机械的性能及失效分析。



（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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