[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

权利要求书

1.一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，其特征在于，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；

基于已确定模型参数A和F的裂纹扩展模型，通过积分得到裂纹扩展寿命的计算公式为：其中，a₀为等效初始裂纹尺寸，a_f为材料发生疲劳断裂时对应的最大允许用裂纹尺寸。

3.根据权利要求2所述的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，其特征在于，在所述的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-寿命特性曲线之前，还包括：

采用标准ASTM D 412中的哑铃型试样开展拉伸疲劳破坏试验，测量3个数据点，结合所述裂纹扩展寿命计算公式，来校准橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*。

4.根据权利要求1所述的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，其特征在于，所述的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，具体为：

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*，在预设应变ε条件下，按公式计算对应的疲劳寿命N，以获得橡胶材料应变-寿命特性曲线。

5.根据权利要求1所述的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，其特征在于，还包括：

制备6个橡胶纯剪试样；其中，每个所述橡胶纯剪试样均为按最小为5的宽高比所制作的具有几何形状的橡胶材料。

6.一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取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；

第二获取单元，用于获取另外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；

模型获取单元，用于根据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；

应变-寿命特性曲线获取单元，用于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。