工程橡胶制品设计
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第1章 制品的破坏与寿命

1.1 引言

橡胶制品都是在特定的环境和载荷下作用,会涉及形变、强度、破坏及寿命的问题。形变是指线性和非线性形变;强度是指制品抵抗变形或破损的能力;破坏是泛指制品使用中产生疲劳、磨损、老化、断裂等物理和化学因素造成制品的结构(或材料)损坏而失效的行为。进行制品设计时,须评估其强度和破坏行为,了解对力学加载的响应以及对温度和时间的依赖性等。在此基础上,评价制品使用中的性能劣化、失效和损坏性断裂,从而确保制品服役中的可靠性、稳定性及耐久性,达到其设计寿命的目标。

制品的破坏是非常复杂的,是由呈弥散分布的微观(10-10m量级)和细观(10-6m量级)的缺陷与损伤在使用中发展与汇合成宏观破损或裂纹,进而失效破坏或断裂的过程,是多种破坏机制相耦合而发生或发展的不可逆耗能过程。研究表明,在整个破坏过程中,微观和细观缺陷与损伤的发展演变过程占制品寿命的80%~90%,而宏观裂纹扩展至破坏的演变过程只占制品寿命的10%~20%。

影响制品寿命的因素主要可归纳为强度性能破坏、疲劳性能破坏和耐久性能破坏。