橡膠疲勞的概述
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隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，各種性能優(yōu)異的橡膠以其獨(dú)特的性質(zhì)作為一種不可代替的材料在 航空裝備中得到日益廣泛的應(yīng)用。一架飛機(jī)往往包含數(shù)百種橡膠材料和上萬(wàn)個(gè)橡膠件，如：減震器、輪胎、機(jī)艙密封件、窗口密封件、燃料、油和液壓系統(tǒng)的密封、軟管、軟燃油箱、整體油箱密封膠、空氣導(dǎo)管密封膠、燃油泵和氣動(dòng)裝置隔膜、電器絕緣器件等，分別起著減震、密封、支撐、傳遞、隔熱、防護(hù)和絕緣等作用。
橡膠件的疲勞可靠性直接關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品上電、氣、液和機(jī)械傳動(dòng)等工作的穩(wěn)定性，但是由于目前一直缺少能夠有效預(yù)測(cè)、改進(jìn)并提升橡膠件疲勞可靠性的手段，橡膠件的疲勞可靠性越來(lái)越成為制約產(chǎn)品可靠性和安全性提升的重要因素。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，因橡膠材料疲勞失效而導(dǎo)致的故障占機(jī)械故障的30%以上。基于如上因素，亟需補(bǔ)充橡膠材料疲勞可靠性分析預(yù)測(cè)、試驗(yàn)驗(yàn)證及優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的能力。
橡膠材料是與金屬完全不同的高分子材料，在實(shí)際工況下，橡膠呈現(xiàn)出很多與金屬截然不同的特點(diǎn)，如明顯的非線性（超彈/粘彈）、應(yīng)變結(jié)晶現(xiàn)象、Mullins效應(yīng)、Payne效應(yīng)、自生熱現(xiàn)象和對(duì)溫度、臭氧等環(huán)境因素的高度敏感性等。橡膠所具有的自生熱特性，使得對(duì)其進(jìn)行加速疲勞試驗(yàn)變得很困難，而進(jìn)行橡膠產(chǎn)品真實(shí)的疲勞試驗(yàn)又需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、精力和成本，導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高。
橡膠疲勞試驗(yàn)的困難、高成本和長(zhǎng)周期，更加凸顯了橡膠疲勞仿真軟件的重要性。事實(shí)上，對(duì)于橡膠疲勞的仿真，國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者已經(jīng)經(jīng)過(guò)了很多的研究和探討。在研究之初，專家們沿用傳統(tǒng)金屬疲勞的方法來(lái)研究橡膠的疲勞，但是，正如前文所述，橡膠從本質(zhì)上不是金屬，金屬的疲勞算法并不適用于橡膠材料。在眾多行業(yè)專家的持續(xù)研究下，一種全新的基于橡膠微裂紋擴(kuò)展的疲勞算法得到了業(yè)界的認(rèn)可，并在國(guó)外通過(guò)了大量的項(xiàng)目試驗(yàn)驗(yàn)證。
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