[发明专利]一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法及其装置

说明书

本发明公开了一种橡胶材料应变‑寿命特性曲线的获取方法及其装置，该方法包括：获取3个橡胶纯剪试样在进行准静态拉伸性能测试后的静强度参数和临界撕裂能T_c；获取另外3个橡胶纯剪试样在恒应变率变幅值加载下的疲劳裂纹扩展试验数据；其中，疲劳裂纹扩展试验数据包括橡胶纯剪试样上的裂纹长度a与对应的循环次数N，以及橡胶纯剪试样上有效区域内的应力和应变数据；根据3个橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据，建立裂纹扩展寿命模型；根据橡胶材料裂纹扩展模型和橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀^*，获取在预设应变ε条件下，橡胶材料应变‑寿命特性曲线。本发明解决了常规应变‑寿命曲线试验周期长、试样数量多的问题。

技术领域

本发明涉及橡胶材料试验及分析技术领域，特别是涉及一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法及其获取装置、计算机终端设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

在常规的橡胶材料ε～N疲劳试验中，现有的技术方案是借助哑铃型橡胶试样，直接测试疲劳寿命从1万次～1000万次下的疲劳寿命与应变幅的组合。但是，现有试验技术方案存在明显的缺点：前期首先需要制作大量的材料试样，并且对每一个试样进行疲劳破坏试验，耗时很长；此外，考虑到疲劳测试数据固有的分散性和所需的基本数据点数量，直接测试疲劳寿命从1万次～1000万次下的疲劳次数与其对应的应变幅的组合，疲劳测试的累计总次数达到上亿次，测试工作量巨大，不仅需要准备大量的橡胶试验试样，而且长期占用试验设备，影响其它项目的开展，严重影响橡胶减振产品及系统的开发设计效率。

发明内容

本发明的目的是：提供一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法及其获取装置、计算机终端设备以及计算机可读存储介质，仅需要6个橡胶纯剪试样和3个标准哑铃型试样即可完成疲劳特性试验原始数据的获取，再结合断裂力学相关理论公式和橡胶疲劳损伤机理进行原始实验数据的处理，即可完成应变-寿命(ε～N)特性曲线的获取，能够解决常规应变-寿命(ε～N)曲线试验周期长、试样数量多的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，包括：

获取3个橡胶纯剪试样在进行准静态拉伸性能测试后的静强度参数和临界撕裂能T_c；

获取另外3个橡胶纯剪试样在恒应变率变幅值加载下的疲劳裂纹扩展试验数据；其中，所述疲劳裂纹扩展试验数据包括所述橡胶纯剪试样上的裂纹长度a与对应的循环次数N，以及所述橡胶纯剪试样上有效区域内的应力和应变数据；

根据3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据，建立裂纹扩展寿命模型；

根据所述橡胶材料裂纹扩展模型和橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*，获取在预设应变ε条件下，橡胶材料应变-寿命特性曲线。

在某一个实施例中，所述的根据3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据，建立裂纹扩展寿命模型，具体为：

对3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据散点图，基于函数多项式法对所述试验数据的局部进行数据拟合，再求导得到相应的裂纹扩展速率进而求得不同循环数N_i对应的裂纹扩展速率

基于不同循环数N_i下所述橡胶纯剪试样有效区域内的应力和应变数据曲线，通过求积分的方式确定应变能密度W，进而确定所述橡胶纯剪试样的撕裂能T＝Wh₀；

基于所获得的裂纹扩展速率和撕裂能T，以循环数N为基准，配对以形成裂纹扩展速率与撕裂能T关系确定的源数据；

基于裂纹扩展模型幂法则da/dN＝AT^F，基于所述源数据和最小二乘法拟合确定裂纹扩展模型的参数A和F；