橡膠與合成橡膠呈現(xiàn)出很多物理和化學(xué)的特性，如強(qiáng)彈性、大變形，且柔軟性、耐磨性、絕緣性和阻隔性都十分優(yōu)良，能滿足很大范圍的使用要求。特別是橡膠的硫化和填充劑的使用提高了材料的機(jī)械和物理性能，使得它擁有更多的應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛用于各種工程結(jié)構(gòu)，如輪胎、減震器、密封元件等。橡膠制品通常是在周期性應(yīng)力狀態(tài)下使用的，材料的疲勞斷裂性能往往決定這些制品的使用壽命。

因此，研究橡膠疲勞特性是具有重要實(shí)際意義的。由于橡膠材料特殊的分子結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，在疲勞過程中，特別是較高加載頻率或使用溫度下，橡膠的熱老化導(dǎo)致材料性能劣化，疲勞損傷包括物理和化學(xué)等因素的共同作用。因此，考慮熱老化對材料性能的影響可能得到更準(zhǔn)確的疲勞壽命預(yù)報(bào)。

本文首先討論了橡膠材料的本構(gòu)模型及熱老化變質(zhì)規(guī)律，確定模型來描述填充橡膠的本構(gòu)關(guān)系，通過熱老化試驗(yàn)討論了橡膠老化性能的變化。用響應(yīng)函數(shù)法建立了橡膠性能隨老化時(shí)間、溫度變化的二次不完全多項(xiàng)式模型，定量描述了材料熱老化性能的變質(zhì)規(guī)律。基于裂紋擴(kuò)展方法的疲勞壽命預(yù)報(bào)模型，結(jié)合考慮熱老化影響的Yeoh本構(gòu)模型，給出了考慮熱老化影響填充橡膠疲勞壽命預(yù)報(bào)公式。

運(yùn)用裂紋擴(kuò)展法，分析了碳黑填充橡膠材料疲勞裂紋擴(kuò)展特征，并預(yù)報(bào)了其疲勞壽命，結(jié)果與試驗(yàn)值符合較好。另外發(fā)現(xiàn)，在不考慮熱老化影響下，材料的預(yù)報(bào)壽命要高于試驗(yàn)值，而考慮熱老化影響下，材料的預(yù)報(bào)壽命要低于試驗(yàn)值。

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