填充橡胶材料的疲劳性能研究

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1、工学硕士学位论文填充橡胶材料的疲劳性能研究STUDYONFATIGUEOFFILLEDRUBBER高勋朝哈尔滨工业大学2006年6月国内图书分类号：0346.2国际图书分类号：539.431工学硕士学位论文填充橡胶材料的疲劳性能研究硕士研究生：高勋朝导师：谢志民副教授申请学位：工学硕士学科、专业：工程力学所在单位：复合材料与结构研究所答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O346.2U.D.C.:629.73ADissertationfortheDe

2、greeofinEngineeringSTUDYONFATIGUEOFFILLEDRUBBERCandidate：GaoXunchaoSupervisor：AssociateProf.XieZhiminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringspecialty:EngineeringMechanicsAffiliation:CenterforCompositeMaterialsDateofDefence：June2006Degree-Conferr

3、ing-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要天然橡胶与合成橡胶呈现岀很多独特的物理和化学的特性，如强弹性、大变形，且柔软性、耐磨性、绝缘性和阻隔性都十分优良，能满足很大范围的使用要求。特别是橡胶的硫化和填充剂的使用提高了材料的机械和物理性能，使得它拥有更多的应用领域，广泛用于各种工程结构，如轮胎、减震器、密封元件等。橡胶制品通常是在周期性应力状态下使用的，材料的疲劳断裂性能往往决定这些制品的使用寿命。因此，研究橡胶疲劳特

4、性是具有重要实际意义的。由于橡胶材料特殊的分子结构及力学性能，在疲劳过程屮，特别是较高加载频率或使用温度下，橡胶的热老化导致材料性能劣化，疲劳损伤包括物理和化学等因素的共同作用。因此，考虑热老化对材料性能的影响可能得到更准确的疲劳寿命预报。本文首先讨论了橡胶材料的本构模型及热老化变质规律，确定用3阶Yeoh模型来描述填充橡胶的本构关系，通过热老化试验讨论了橡胶老化性能的变化。用响应函数法建立了橡胶性能随老化时间、温度变化的二次不完全多项式模型，定量描述了材料热老化性能的变质规律。基于裂纹扩展方法

5、的疲劳寿命预报模型，结合考虑热老化影响的Yeoh本构模型，给出了考虑热老化影响填充橡胶疲劳寿命预报公式。运用裂纹扩展法，分析了碳黑填充橡胶材料疲劳裂纹扩展特征，并预报了其疲劳寿命，结果与试验值符合较好。另外发现，在不考虑热老化影响下，材料的预报寿命要高于试验值，而考虑热老化影响下，材料的预报寿命要低于试验值。关键词橡胶；疲劳；热老化；疲劳寿命预报亠哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNaturalrubberandsyntheticrubbershowmanyuniquecharact

6、erizationinphysicsandchemistrysuchashyperelasticityandlargedeformationandalsoshowexcellentperformancesinflexibilityabrade-resistantinsulationandobstructive-ness.Theyaresuitableforlargeserviceapplication.Especiallyforvulcanizationandfillerfilledrubber

7、compoundwhichhaveimprovedmechanicsandphysicsperformancesareappliedabroadinengineeringstructuressuchastiresvibrationdamperpottedcomponentsandetc.Rubberproductsoftenendurecyclicstressstateinservicethefatiguecharacterizationofrubbermaterialsoftendetermi

8、nesproductsservicelife.Soitisvaluabletoresearchthefatigueofrubber.Becauseofthespecialmoleculestructureandmechanicsbehaviorrubbermaterialsexperiencenotonlyphysicaldamageinfatigueprocessbutalsodochemicaldamage一thermalagingdeteriorationinhightemperature