[發明專利]一種橡膠材料典型承載工況下的ε～N疲勞曲線試驗獲取方法

有效

• 申請號: 201610976473.4
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN106568661B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 黃友劍;榮繼綱;卜繼玲;王進
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

1.一種橡膠材料典型承載工況下的ε～N疲勞曲線試驗獲取方法，其特征在于步驟包括：

1)根據橡膠材料的實際應用工況確定疲勞試驗的三個基本應變比；

2)針對每一個基本應變比進行三個試驗數據點的測試，且三個試驗數據點對應不同的預設疲勞載荷條件；

3)對橡膠試驗試樣進行建模，仿真計算橡膠試驗試樣的載荷大小與主應變的對應關系，得到橡膠試驗試樣的載荷與主應變之間的關系曲線；

4)確定開展疲勞試驗的疲勞載荷譜條件，計算橡膠試驗試樣在典型應變比下的最大應變和最小應變，從橡膠試驗試樣的載荷與其主應變的關系曲線中找到最大應變和最小應變所對應的載荷值，從而確定出疲勞試驗的疲勞載荷譜；

5)根據所述疲勞載荷譜進行疲勞試驗，記錄疲勞試驗時橡膠試驗試樣出現疲勞失效時的疲勞次數與疲勞應變之間的關系數據；

6)將橡膠試驗試樣出現疲勞失效時的疲勞次數與疲勞應變之間的關系數據帶入式(1)所示的疲勞方程，并進行擬合求解獲得橡膠材料在三個基本應變比下的疲勞參數；

式(1)中，ε_R表示橡膠試驗試樣中間區域的主應變，N_R表示橡膠試驗試樣中間區域的主應變所對應的疲勞次數，Np表示疲勞壽命的疲勞參數，εp表示橡膠材料疲勞應變特性的疲勞參數，Mp表示橡膠材料疲勞特性的疲勞指數；

7)根據橡膠材料在三個基本應變比下的疲勞參數，利用式(2)所示的疲勞方程計算出橡膠材料在1萬次～1000萬次間不同疲勞壽命下的疲勞數據，得到橡膠材料在12個疲勞點下的應變幅ε_A和疲勞壽命N的關系組合，根據橡膠材料在12個疲勞點下的應變幅ε_A和疲勞壽命N的關系組合生成橡膠材料在三個基本應變比下的疲勞ε～N疲勞曲線；

式(2)中，ε_R表示橡膠試驗試樣中間區域的主應變，N_R表示橡膠試驗試樣中間區域的主應變所對應的疲勞次數，Np表示疲勞壽命的疲勞參數，εp表示橡膠材料疲勞應變特性的疲勞參數，Mp表示橡膠材料疲勞特性的疲勞指數。

2.根據權利要求1中所述的橡膠材料典型承載工況下的ε～N疲勞曲線試驗獲取方法，其特征在于，步驟1)中的橡膠材料具體是指硫化橡膠材料，確定的三個基本應變比中，第一個應變比λ設置為0，第二個應變比ε設置為-1，而第三個應變比β在0～-1之間。

3.根據權利要求2中所述的橡膠材料典型承載工況下的ε～N疲勞曲線試驗獲取方法，其特征在于，步驟2)中預設疲勞載荷條件具體是指：針對三個基本應變比λ、β和ε，應變比λ為0時疲勞應變幅分別為1.4、0.8、0.4三種疲勞載荷條件；應變比為β時的疲勞應變幅分別為1.5、0.9、0.5三種疲勞載荷條件；應變比ε為-1時疲勞應變幅分別為1.6、1.0、0.6三種疲勞載荷條件。

4.根據權利要求1中所述的橡膠材料典型承載工況下的ε～N疲勞曲線試驗獲取方法，其特征在于，步驟4)中計算橡膠試驗試樣在典型應變比下的最大應變和最小應變的函數表達式如式(3)所示；

式(3)中，ε_max表示橡膠試驗試樣在典型應變比下的最大應變，R表示應變比，ε_A表示橡膠試驗試樣在典型應變比下的應變幅，ε_min表示橡膠試驗試樣在典型應變比下的最小應變。

5.根據權利要求1中所述的橡膠材料典型承載工況下的ε～N疲勞曲線試驗獲取方法，其特征在于，步驟5)的詳細步驟包括：

5.1)設計疲勞試驗的疲勞載荷條件，所述疲勞載荷條件包括多個試驗序列，所述試驗序列的信息包括應變比R、應變幅ε_A、疲勞載荷譜和試驗次數；

5.2)根據設計的疲勞載荷條件，在專用疲勞試驗機上，對橡膠疲勞試樣進行疲勞試驗且疲勞試驗的工況為試驗頻率為1～10Hz，試驗溫度為22℃±3℃；在試驗過程中，針對每一個試驗序列的每一次試驗，當橡膠試驗試樣的瞬時位移幅超過預設條件時立刻停止該次試驗，且最終將該試驗序列的各次試驗得到的結果取平均值作為該試驗序列的疲勞試驗結果；

6.根據權利要求5中所述的橡膠材料典型承載工況下的ε～N疲勞曲線試驗獲取方法，其特征在于，步驟5.2)中橡膠試驗試樣的瞬時位移幅超過預設條件具體是指滿足式(4)所示的函數關系；

式(4)中，δ_t表示橡膠試驗試樣的瞬時位移幅，δ₀表示橡膠試驗試樣的初始位移幅。