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疲劳寿命{S—N)曲线法

1992年,万志敏等以人造丝增强橡胶复合材料为对象,研究了单向帘线一橡胶复合材料的疲劳寿命,试件应力与应变循环次数(n)的关系曲线如图所示。
研究表明。单向帘线一橡胶复合材料的疲劳损伤表现为阶段过程,稳态损伤ab段)过程和加速损伤导致的断裂过程(bc段)。在应变比为0.1、频率为3hz时的s-n曲线如图2所示。
稳态疲劳寿命(即疲劳寿命)方程为:
式中eb ——施加的应变值;
nb——稳态疲劳寿命。
采用尼龙增强橡胶来模拟航空斜交轮胎的胎体材料,评价了试样的尺寸、加载频率及波形对疲劳寿命的影响。图3所示为不同长/宽比(l/w)的试件(w为19.05 mm)在频率分别为l和10 hz时的s—n曲线。
显然,加载频率使疲劳极限降低,对疲劳寿命影响很大,而试样l/w的影响不大。
载荷序列对损伤累积过程的影响,基于动态蠕变的线性累积损伤模型。对于两级加载,材料至整体破坏时的累积损伤为:
式中d——累积损伤值;
△ε1 ——级加载的动态蠕变量;
△ε 2——第二级加载的动态蠕变量;
△ε f1——级载荷单独作用时材料至整体破坏的动态蠕变量;
△ε f2——第二级载荷单独作用时材料至整体破坏的动态蠕变量。
s—n曲线对于研究橡胶复合材料的疲劳寿命是非常必要的,它所表现出的特征能使较大范围的应力、应变与疲劳寿命间的关系一目了然.可为材料的优化提供依据。但是由于疲劳试验数据的分散性、试件加工尺寸的偏差、材料的原始缺陷等原因,只有通过获取大子样空间,运用概率统计的方法来处理,才能得到准确的疲劳特性和可靠寿命。
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