屈挠疲劳的微观机理分析

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1、屈挠疲劳的微观机理分析热降解、氧化、臭氧氧化及微裂纹扩展等囚索都可能造成胶料的疲劳破坏.这些也都是胶料发生疲劳破坏的机理。从实验结果可以看出，胶料自助的性质，填料•橡胶网络和填料•填料网络的相互作用，橡胶的粘弹性都对疲劳性能有影响。当外界作用不变，胶料微观结构对疲劳破坏影响不同，反之亦然。在往复运动的过程中，高频率，大形变，使得应力松弛在形变周期完不成，残余应力分散不均,产生应力集中形成缺陷，导致橡胶制品早期破坏。形成微裂纹，进而由丁•应力集中导致微裂纹的扩展是胶料经历疲劳啟坏的两阶段。胶料耐疲劳性能的好坏受这两阶段的影响。具体的胶料疲劳破坏需经

2、历以下过程：化学键的打破和重组，峡陷成核形成微裂纹再到微破坏环尺寸生长，形成肉眼能分辨的裂纹.最终导致胶料破坏"这是一个力化学和力学等多朿因索共冋作用的多尺度变化过程。疲劳进程中「微裂纹成核和应力松弛消耗了动态形变中的能虽，多个形变周期后，微裂纹继续遭到破坏并且达到一定尺寸，以破坏中心为起点的微裂纹扩展消耗了动态形变中的能坛，进而进一步扩展成为主裂纹，最终胶料破坏。在动态疲劳进程中，胶料内部微观形态要发生变化，包括填料网络以及橡胶•填料网络。前两章分别从胶料的分子结构以及填料网络和橡胶•填料网络之间的柑互作用，Payne效应说明胶料的疲劳破坏机理

3、的，后面我们从胶料微观形态研究说明胶料的疲劳破坏机理。由于动态疲劳以及动态力学性能的测定时间过于长，大多数学者运用计算机模拟的于段谨行疲劳性能的测定，通常采用S-N曲线对胶料的耐疲劳性能进行测定，通过其中的a、B等特征参数米对疲劳寿命做相关预测；或者采用应变能或者撕裂能测定疲劳过程中微裂纹的扩展性能以及预切口胶料的裂纹扩展性能，再通过其中的相应的特征参数测定微裂纹尺寸的扩展速率，但是胶料本身特有的粘弹性以及对温度，松弛时间等因素的依赖性，对试验木身获得数据及相关数据提鬲了难度，这对于试验者自身也提供了难度。多种因索对胶料使用的多重彩响，试验条件多

4、变，通过试验自身得到的数据和实际有相对较大的出入。胶料本身特有的性质以及其和填料Z间形成的网络间的相互作用都会对胶料的静态力学性能和动态疲劳性能产生影响。5.1实验部分5.1.1原材料天然橡胶(NR),SCRWF,晦南海胶集团产品；溶聚丁苯橡胶SSBR-T253O.T2003,中石化高桥公司产品；溶聚丁苯橡胶SSBR-C2564S.C2557S.726I2S,中石化独山子公司产品；炭黑N330,青岛德固萨公司产品，其余原材料为市售产品。5.1.2实验配方NR/SSBR50/50,氧化锌4,硬脂酸1,石蜡1,促进剂NOBS0.8,徒磺1.5,防老剂

5、RD、40203,炭黑N33050,操作油8,加工助剂莱茵新RhenosionTTlOOo实验中改变溶聚丁苯橡胶种类或者改变炭愿用量。5.1.3样品制备(1)混炼胶制备在編温为60C的开炼机上，将NR和SSBR加入到开炼机上塑炼，待混合均匀后，使其包辘，然后加入氧化锌，硬脂酸，防老剂，炭黑，环烷油，炭黑和环烷油交替加入，然后加入促进剂，左右割刀至3/4处，混炼均匀薄通5遍，規距调至2mm・下片待用。(2)硫化胶制备采用深圳佳鑫科技有限公司生产的HS50JOOO型平板硫化机进行硫化，硫化条11：143X?/10MPaXtc90.沿压延方向裁取拉伸试

6、样的试片.沿垂直压延方向裁取撕裂试样的试片，其他试片按柑关标笊裁取.并且对边部进行修整。5.E4主要仪器主耍仪器设备与第二、三章相同。5.1.5分析测试基本物理性能及各项测试与第二、三聚相同。5.2硫化胶屈挠疲劳断裂界面的微观形态根据胶料疲劳断裂破坏理论，在动态疲劳进程中，大形变和高频率作用下，胶料中产生应力集中，并且在应变松就过程中来不及均匀分散形成微裂纹成核点，在往复应力作用下，尺寸扩展形成微裂纹，在形变过程中如杲大分子不取向阻止微裂纹扩展，尺寸将进一步扩展形成主裂纹并导致胶料的宏观破坏，在此过程中，胶料的性能也将逐步的丧失。疲劳破坏的两个阶

7、段一一微裂纹成核利微裂纹的扩展将成为影响胶料屈挠疲劳性能的主要因素。前者与应变松弛过程中，应力集中导致的缺陷或弱键相关，后者可能和大分子交联化学键的打破求组相关，此两者都会影响疲劳进程的发生。炭黑含量对胶料的耐屈挠疲劳性能影响重大，其中包括填料•填料网络和填料•橡胶网络之间的相互作用以及填料之间相耳作用导致的Payne效应，最终使胶料疲劳破坏机理不尽相同。本实验采用SEM对填料填充的硫化胶的屈挠疲劳断裂界面进行分析，比较填料含星对屈挠疲劳断裂的影响，从微观形态来探究胶料疲劳断裂破坏界面，并且对胶料疲劳破坏机理进行研究。5.2.1填料含量对胶料疲劳

8、性能的影响实验对填料填充的磯化胶屈挠疲劳破坏之后的断面进行SEM分析，从微观形貌的角度來分析胶料屈挠疲劳破坏机理。下图为硫化胶屈挠疲劳断