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橡胶材料疲劳撕裂能法

来源:济南中创工业测试系统有限公司   2022年08月02日 09:10   78

撕裂能T的最初数学定义式为:

式中U——弹性应变能;

A一一断裂表面积(无应变状态)

在循环载荷作用下.裂纹增长速率为:

 

式中c——裂纹长度;

n——周期数;

Tmax——每一周期所达到的撕裂能。

裂纹长度从c i 增长到c j 所需的周期数可以通过对式(2)的积分得到

 

代入T与c的关系式,就可得到疲劳寿命与变形幅值、初始裂纹尺寸、裂纹增长特性之间的定量关系。

承受拉伸循环变形的矩形层合件中心区域的应变能是裂纹增长的主要原因.当层间裂纹扩展δc时,单位长度材料的能量损失δV为:

式中Wc——试件中心区域的应变能密度;t——试件厚度。

撕裂能表达式为:

1989年,Huang等采用帘线完全被橡胶包覆的复合材料模型,研究r帘线端头裂纹的产生过程。由于周期性载荷使帘线端头处的橡胶产生高应力集中,该处橡胶便产生铜钱状裂纹。材料中产生半径为c的铜钱状裂纹所导致的能耗可表示为:

W为应变能密度。

铜钱状裂纹扩展时的撕裂能(应变能释放速率)T为:

其中.k是与应变状态有关的常数,

结合Lake等提出的疲劳裂纹增长四阶段规律,Huang最终得到的材料疲劳寿命方程为:

以断裂力学为基础的撕裂能法在橡胶复合材料疲劳损伤研究中已取得了初步进展,但其主要困难在于确定撕裂能、裂纹尺寸、载荷或变形间的关系。另外,该方法假定材料疲劳破坏的主要原因是橡胶相裂纹的增长,没有考虑帘线中纤维的断裂和橡胶.帘线界面剥离。因此,撕裂能法基于橡胶相理想裂纹的假设只能适用于特定的材料模型和载荷范围。

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