[发明专利]一种硫化橡胶疲劳初期破坏及发展历程的测试表征方法

说明书

本发明提供了一种硫化橡胶疲劳初期破坏及发展历程的测试表征方法，属于橡胶技术领域。该测试表征方法包括如下步骤：硫化橡胶制备；测试试样制备；疲劳试样制备；疲劳初期破坏及发展历程的表征。本发明所提供的测试表征方法简单，将简单易实现的宏观力学性能测试与难以观察分析的内部微观结构变化紧密联系起来，效率较高，易于操作和数据收集，所测数据具有较好的参考性。

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种硫化橡胶疲劳初期破坏及发展历程的测试表征方法。

背景技术

对于动态情况下使用的橡胶制品，其早期损坏及耐久性问题是制造者和使用者最为关注的。橡胶部件的疲劳破坏是引发制品早期损坏及降低使用寿命的主要因素之一。橡胶材料的疲劳破坏可分为微裂纹引发和裂纹扩展两个阶段，目前对硫化橡胶疲劳寿命的测试表征方法较多，但对疲劳破坏过程的研究方法主要有通过有限元软件分析模拟和通过特定设备进行实时测控分析。

有限元模拟需要首先选定材料的特性参数及受力变形条件，橡胶材料具有粘弹性，其特性参数可变性大，而特性参数的准确性对模拟结果的可信度有决定性作用，目前对橡胶材料疲劳破坏的有限元模拟分析仍处于探索阶段。

通过特定设备（如MTS）进行实时测控分析的方法，可以对橡胶材料或成品施加不同模式的疲劳，在线跟踪硫化橡胶相关力学性能的变化，并结合微观测试手段（高倍摄像设备）进行分析。这种方法的优点是能够实时连续监控并得到橡胶材料疲劳破坏的相关信息，缺点是需要专用的设备，设备投资高，且很难同时测试多个样品。

因此，开发一种简单易行的硫化橡胶疲劳破坏引发原因及发展历程的测试表征方法是当今橡胶研究领域以及橡胶工业界所迫切需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效表征硫化橡胶疲劳破坏发展历程的方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种硫化橡胶疲劳初期破坏及发展历程的测试表征方法，所述方法包括如下步骤：

（1）硫化橡胶制备：

按照测试橡胶设计试验配方，制备混炼胶并进行硫化得到硫化试片；

（2）测试试样制备：

按照GB/T 528-2009要求将硫化试片裁取为2型哑铃状试样，每5条哑铃状试样被记为一组；

（3）疲劳试样制备：

采用疲劳试验机进行测试试样的疲劳寿命测试，首先对一组试样进行疲劳寿命测试，得到试样的疲劳寿命次数；

根据测试试样的疲劳寿命总次数对测试试样的预设疲劳测试次数进行设置；

测试操作参照GB/T 1688-2008进行，当测试试样完成预设的疲劳次数，将其取下即得疲劳试样；

（4）疲劳初期破坏及发展历程的表征

利用拉力机测定不同疲劳次数的疲劳试样的定伸应力，将定伸应力对疲劳次数作图，得到疲劳寿命曲线；

在曲线结果中：

从曲线的起始点开始，随着疲劳次数的增加，如果定伸应力线性降低，则该段曲线表征橡胶内的易损结构发生破坏；如果曲线平缓则表征橡胶内未发生破坏；

随后，随着疲劳次数的增加，如果定伸应力增加至第一个波峰，则该段曲线表征橡胶中大分子链发生滑移并且化学交联结构中短链伸展产生取向；曲线的波峰越高表征产生的变化幅度越大；

随后，随着疲劳次数的增加，如果定伸应力下降至波谷，则该段曲线表征橡胶内部炭黑集体与橡胶基体脱离产生微破坏；曲线下降的越快，表征发生破坏的速度越快；曲线的波谷越低，表征破坏的程度越剧烈；