國標(biāo)-硫化橡膠+伸張疲勞的測定

1、ICS 83060G 40a亙中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GBT 1 688-2021IS0 6943：2007 代替GBT 1688-1986硫化橡膠 伸張疲勞的測定 Rubber，vulcanized-Determination of tension fatigue (IS0 6943：2007，IDT)20210604發(fā)布 202112-01實施中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局學(xué)者 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會及111GBT 1688-2021IS0 6943：2007刖菁本標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO 6943：2007?硫化橡膠伸張疲勞的測定?(英文版)。 本標(biāo)準(zhǔn)代替GBT 1688-1986?硫

2、化橡膠伸張疲勞的測定?。 本標(biāo)準(zhǔn)等同翻譯ISO 6943：2007(英文版)。 為便于使用，本標(biāo)準(zhǔn)做了以下編輯性修改： a)“本國際標(biāo)準(zhǔn)改為“本標(biāo)準(zhǔn)；b)刪除了國際標(biāo)準(zhǔn)前言；c)用小數(shù)點“代替了作為小數(shù)點符號的逗號“，。 本標(biāo)準(zhǔn)與GBT 1688 1986相比，主要變化如下：增加了警告語；一增加了標(biāo)準(zhǔn)性引用文件(本版的第2章)；增加了環(huán)狀試樣(本版的613)；增加了疲勞后永久變形和最大應(yīng)變的測定(本版的85)；一增加了最大應(yīng)力和最大應(yīng)變能密度的測定(本版的86)； 增加了永久變形的計算(本版的92)；增加了最大應(yīng)變的計算(本版的93)；增加了最大應(yīng)力的計算(本版的94)；一增加了應(yīng)變能密度的計

3、算(本版的95)；將前版的試驗頻率(250 rrain、300 rmin、500 rmin)(1986版的62)改為1 Hz到5 Hz(60 rmin300 rmin)(本版的72)，刪除了500 rmin的試驗頻率； 增加了附錄A。本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為資料性附錄。 本標(biāo)準(zhǔn)由中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會提出。 本標(biāo)準(zhǔn)由全國橡標(biāo)委橡膠物理和化學(xué)試驗方法分技術(shù)委員會(SACTC 35sc 2)歸口。 本標(biāo)準(zhǔn)的起草單位：山東出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心、賽輪股份、北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計院。本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人：聶凱、劉愛芹、謝君芳。 本標(biāo)準(zhǔn)歷次版本情況：GBT 1688一1986GBT 1688-2021IS

4、0 6943：2007硫化橡膠伸張疲勞的測定警告使用本標(biāo)準(zhǔn)的人員應(yīng)有正規(guī)實驗zEr作的實踐經(jīng)驗。本標(biāo)準(zhǔn)并未指出所有可能的平安問題，使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)钠桨埠徒】荡胧⒈ＷC符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。注意本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的某些規(guī)程可能涉及到使用、或產(chǎn)生其他物質(zhì)，包括產(chǎn)生廢棄物，這可能構(gòu)成對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的危害。試驗后，應(yīng)參考平安去除、處理廢棄物的有關(guān)文件。1范圍 本標(biāo)準(zhǔn)描述了在反復(fù)拉伸變形下硫化橡膠耐疲勞的測定方法，在試樣尺寸和循環(huán)頻率根本不變或不產(chǎn)生溫升的條件下，疵點導(dǎo)致裂口增長，最終使試樣斷裂。本方法規(guī)定反復(fù)變形時，試樣在每個循環(huán)周期內(nèi)都松弛到零應(yīng)變。對某些橡膠，在靜態(tài)變形下，反 復(fù)變形時沒有松弛到

5、零應(yīng)變，也能發(fā)生類似的疲勞過程，但本標(biāo)準(zhǔn)不采用這種條件。本方法適用于應(yīng)力一應(yīng)變性能穩(wěn)定的橡膠，至少在循環(huán)一定周期后，沒有表現(xiàn)出過分的應(yīng)力軟化或 永久變形，或高粘滯狀態(tài)。對不能滿足上述條件的材料，從試驗和理論上解釋，也許存在相當(dāng)大的困難。 例如，一種橡膠在疲勞試驗過程中表現(xiàn)出較大的永久變形，在最大載荷和最大伸長恒定的條件下，試驗 應(yīng)變很難確定，疲勞壽命可能出現(xiàn)不同的數(shù)值。這種橡膠的試驗結(jié)果如何解釋，或如何與其他橡膠比 較，尚待根底研究工作來確定。一般來說，如果一種橡膠按照85和92規(guī)定測定的永久變形超過10，那么就屬于這種類型的材料，因此，本方法不適用于大局部熱塑性彈性體。 在試驗過程中，類似的

6、考慮適用于涉及彈性方面的其他變化。本疲勞試驗和GBT 15584所描述的屈撓試驗有區(qū)別，后者的疲勞斷裂是在應(yīng)力和溫度的同時作 用下發(fā)生的。本試驗優(yōu)于德墨西亞型屈撓龜裂和割口增長試驗(參見GBT 13934)，其優(yōu)勢在于能夠得到自動 記錄的定量結(jié)果，而不依賴操作者的分析解釋；能準(zhǔn)確地確定初始變形，并易于改變以適應(yīng)不同用途。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)的試驗結(jié)果對實際應(yīng)用效果進(jìn)行相關(guān)性分析時，需要特別注意，因為不同硫化橡膠的抗疲 勞測試結(jié)果是不同的，與所采用的試驗條件和試驗結(jié)果的比擬內(nèi)容和方式有關(guān)。附錄A給出了選擇試 驗條件和解釋試驗結(jié)果的說明。2標(biāo)準(zhǔn)性引用文件 以下文件中的條款通過在本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。

7、但凡注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。但凡不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GBT 2941橡膠物理試驗方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序(GBT 2941-2006，ISO 23529：2004， IDT)3術(shù)語和定義以下術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)：31疲勞壽命fatigue life在規(guī)定的拉伸應(yīng)變下，試樣反復(fù)形變直至斷裂所需的循環(huán)次數(shù)。GBT 1688-2021IS0 6943：20073Z伸張疲勞tension fatigue試樣在反復(fù)拉伸變形作用下而產(chǎn)生裂口增長和斷裂的現(xiàn)

8、象。4原理 啞鈴狀試樣或環(huán)狀試樣僅在拉伸作用下，重復(fù)變形直至斷裂。試樣在每個循環(huán)周期內(nèi)都應(yīng)松弛到零應(yīng)變。試樣斷裂時的變形循環(huán)次數(shù)被定義為疲勞壽命。它作為最大應(yīng)變的函數(shù)是可以測定的，如果需要，也可作為試驗過程中所施加的最大應(yīng)力或應(yīng)變能密度的函數(shù)。5儀器51疲勞試驗機(jī)疲勞試驗機(jī)通常在1 Hz到5 Hz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動。 對于啞鈴狀試樣，不管所施加應(yīng)變的大小，試驗機(jī)所具有的夾具都應(yīng)能將試樣夾緊并防止滑動。 對于環(huán)形試樣，試驗機(jī)的適當(dāng)位置應(yīng)有兩對輥子，一對被固定在機(jī)身上，另一對固定在往復(fù)部件上。為減小摩擦力，輥子應(yīng)使用不銹鋼或鍍鉻鋼材料制造，并被拋光，安裝有自由轉(zhuǎn)動的滾珠軸承座圈。裝 配輥子使試

9、樣在整個試驗過程中被平安地固定在適當(dāng)位置上。試驗機(jī)的沖程、固定夾具或輥子的位置應(yīng)是可調(diào)的，以適應(yīng)一系列的試驗應(yīng)變。在所有的情況下， 試樣在每一個循環(huán)周期都應(yīng)松弛到零應(yīng)變。固定用的夾具或輥子宜安裝接觸式或其他方式的計數(shù)裝置，以記錄每個試樣斷裂時的循環(huán)次數(shù)。 如果需要測量循環(huán)中的最大應(yīng)力，那么應(yīng)設(shè)有手動或自動的負(fù)荷測量裝置。對于環(huán)狀試樣，如果配備有負(fù)荷一伸張自動測量裝置，那么可在試驗條件下測量應(yīng)力一應(yīng)變性能和應(yīng)變能密度。 對于啞鈴狀試樣，可用另一種方法，即使用普通的拉力試驗機(jī)分別測量其應(yīng)力應(yīng)變性能。52裁刀和裁片機(jī)使用的所有裁刀和裁片機(jī)均應(yīng)按GBT 2941的規(guī)定制造和維護(hù)。 因為疲勞壽命與缺陷的

10、大小是密切相關(guān)的，所以制備試樣用的裁刀或裁片機(jī)應(yīng)仔細(xì)維護(hù)，以使裁刀刀刃鋒利，防止缺口。使用一種規(guī)定的橡膠進(jìn)行常規(guī)控制試驗，以檢查裁刀的鋒利程度。裁刀研磨以 后，應(yīng)除去刀刃上的油。53標(biāo)記器 如果用標(biāo)記器在啞鈴狀試樣上標(biāo)記標(biāo)距線，標(biāo)記器應(yīng)具有兩條平行刀刃。刃口應(yīng)光滑、平直，刃口寬度為005 133133010mm，傾斜的角度不大于15。標(biāo)記器不得損壞橡膠的外表。54做標(biāo)記的物質(zhì) 做標(biāo)記的物質(zhì)不應(yīng)對橡膠有任何有害影響，且顏色與橡膠有明顯的差異。55測量工具測量啞鈴狀試樣厚度(和環(huán)狀試樣軸向厚度)的儀器應(yīng)符合GBT 2941的規(guī)定。儀器有一個標(biāo)準(zhǔn) 刻度盤，并帶有一個圓形量足，測量時量足不應(yīng)超出被測量

11、的橡膠外表，并對硬度等于或高于35 IRHD 的橡膠施加22 kPa士5 kPa的壓力。為測量試樣的其他尺寸，應(yīng)備有游標(biāo)卡尺、移動式顯微鏡或其他適宜的器具，推薦使用經(jīng)校準(zhǔn)的錐 形測徑計來測量環(huán)狀試樣的內(nèi)徑和內(nèi)周長。2GBT 1688-2021IS0 6943：20076試樣61尺寸611概述 標(biāo)準(zhǔn)試樣應(yīng)是在612和613規(guī)定尺寸范圍內(nèi)的啞鈴狀試樣或環(huán)狀試樣，任何不規(guī)那么或不完整的試樣不應(yīng)用于試驗。612啞鈴狀試樣 啞鈴狀試樣和裁刀如圖1所示，裁刀的尺寸在表1中給出，標(biāo)距長度(兩條標(biāo)距線之間的距離)1型試樣為25 mEQ，1A型和2型試樣為20 mm，此長度應(yīng)與試樣中間平行局部的兩端等距離。為了

12、定位試 樣兩端可做卷邊處理。a)試樣C，庶多廠以Ib)裁刀1標(biāo)距線 A到F見表1。圖1啞鈴狀試樣和裁刀的形狀GBT 1688-2021ISO 6943：2007表1啞鈴狀試樣的裁刀尺寸 單位為毫米 尺寸1型lA型 2型A總長度(最短) 115 100 75B端部寬度 25土1 25士l 125土1C狹長平行局部的長度332 20+：25土1D狹長平行局部的寬度6+F 5土o1 4o土o1E小半徑 14土1 11土l 8土o5F大半徑25士2 25土2 125土1注：對于1型、1A型和2型啞鈴狀試樣所使用的裁刀與GBT 528中所規(guī)定的裁刀是相同的。8任何一把裁刀該尺寸的變化不應(yīng)超過005 mm

13、。啞鈴狀試樣的厚度為i5 mm02 mm。任何一種啞鈴狀試樣，狹長局部的厚度不應(yīng)偏離平均值 的2。如果兩組啞鈴狀試樣做比擬，每組的平均厚度在兩組厚度平均值的10范圍之內(nèi)。疲勞壽命與試樣厚度有關(guān)。已經(jīng)證明厚度為i5 mm時，對疲勞壽命的影響最小。如果需要也可選擇試樣厚度為20 film02 mm，但這可能導(dǎo)致不同的結(jié)果，應(yīng)將該厚度記錄在試驗報告中。 啞鈴狀試樣應(yīng)用沖片機(jī)和裁刀從橡膠片上一次裁切而成。橡膠片應(yīng)放在一片可輕微壓縮的材料(如硬紙板或聚乙烯板)上，該材料放在一個堅硬的平面上。在裁刀下方的墊板區(qū)域應(yīng)防止切痕或其他 缺陷，注意確保橡膠片是各向同性的和消除了內(nèi)部應(yīng)力的(任何一項不滿足要求，可能

14、引起疲勞壽命的 明顯變化)。在有疑問的情況下，可以在一張橡膠片上裁取不同方向或不同位置的試樣，驗證應(yīng)力一應(yīng)變 和進(jìn)行疲勞試驗。任何顯示有缺陷的試樣應(yīng)廢棄，除非用來研究各向異性或壓延效應(yīng)，這時應(yīng)注明試樣 的范圍和方向，并在試驗報告中記錄。613環(huán)狀試樣標(biāo)準(zhǔn)環(huán)狀試樣的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑為446 mm，標(biāo)準(zhǔn)外徑為526 mm，標(biāo)準(zhǔn)徑向?qū)挾葹? mm，環(huán)上任何點 處的徑向?qū)挾扰c平均值的偏差不超過02mm。軸向厚度為15mm土02mm，環(huán)上任何點處的軸向厚 度值不應(yīng)超過平均值的2。注：關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)狀試樣內(nèi)徑、外徑和徑向?qū)挾鹊墓?，與在GBT 528中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)狀試樣的數(shù)值是相同的。只要在試驗報告中記錄，就可使用備

15、選的軸向厚度和徑向?qū)挾?。這些選擇包括軸向厚度為20 mm02ram的環(huán)狀試樣，和使用徑向?qū)挾?0 mm02 mm、軸向厚度為30 mlTl士02mm的環(huán) 狀試樣，后者是從一個厚度為3 mill的膠片上裁切或?qū)⒑穸葹? Inm膠片分為兩片后裁切而成。注意 尺寸的變化可引起變形試樣截面積內(nèi)應(yīng)力分布的變化，因此可能導(dǎo)致不同的試驗結(jié)果。試樣具有相同 的尺寸時，其結(jié)果才可以進(jìn)行比擬。環(huán)狀試樣可用專用的圓形裁刀或旋轉(zhuǎn)刀具從膠片上裁取，后一種操作，可用水作為潤滑劑，但接觸 面應(yīng)減至最小，試驗前，讓試樣完全干透。與啞鈴狀試樣相似，要使用墊板，并且要確保膠片各向同性和 均勻。62試樣數(shù)量 每種試驗應(yīng)變下，測量疲

16、勞壽命所需要的試樣數(shù)量取決于試驗?zāi)康暮捅粶y材料固有的變異性。在對其特性的膠料進(jìn)行常規(guī)質(zhì)量控制檢驗時，至少需要5個試樣。對于其他目的和變異性較大的橡 膠，需要更多的試樣來獲得一個有代表性的結(jié)果(見91)。為測定應(yīng)力、應(yīng)變能密度和循環(huán)過程中產(chǎn)生的永久變形，可另加試樣。63存放和調(diào)節(jié)所有的試驗，按GBT 2941規(guī)定，除特殊情況(如研究老化效應(yīng))另做規(guī)定外，硫化與試驗之間最短 時問間隔應(yīng)為16 h，最長時間應(yīng)為4周。4GBT 1688-20211S0 6943：2007試驗用膠片和試樣應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)實驗室溫度(見GBT 2941)下避光存放。不同配方的試驗?zāi)z片、試樣 不允許相互接觸，這是為了防止影響疲勞壽

17、命的添加劑，如防老劑，從一種硫化膠遷移到臨近的硫化膠。 在標(biāo)準(zhǔn)實驗室溫度下的試驗，試驗前，試樣至少要在此溫度下調(diào)節(jié)3 h(見GBT 2941)。對于其他溫度下的試驗，試樣在試驗前，應(yīng)在該試驗溫度下充分調(diào)節(jié)，以到達(dá)平衡。 對于比擬試驗，存放時間和存放溫度，調(diào)節(jié)時間和調(diào)節(jié)溫度應(yīng)是相同的。7試驗條件71試驗應(yīng)變 要根據(jù)特殊要求或試驗?zāi)康膩磉x擇試驗應(yīng)變。對松弛到零應(yīng)變的試樣，試驗應(yīng)變是循環(huán)過程中施加的初始的最大應(yīng)變。多數(shù)情況下，試驗應(yīng)變?nèi)∩扉L率的50到125。也可使用更低或更高的應(yīng)變。 特別建議，應(yīng)在幾種試驗應(yīng)變下進(jìn)行試驗，以便測出疲勞壽命與應(yīng)變的關(guān)系曲線，如果有要求，也可 以測出循環(huán)過程中施加的最大

18、應(yīng)力或最大應(yīng)變能密度與疲勞壽命的關(guān)系曲線。為到達(dá)這個目的，應(yīng)至 少使用4種試驗應(yīng)變。所要求的應(yīng)變間隔要依據(jù)應(yīng)變范圍來定，這個范圍內(nèi)疲勞壽命隨著應(yīng)變按一定 比率變化。推薦應(yīng)變間隔為25，也可使用更窄或更寬的間隔。建議試驗首先從最高的最大應(yīng)變開始，然后試驗應(yīng)變逐步降低。 每個循環(huán)周期，試樣都應(yīng)松弛到零應(yīng)變。72試驗頻率循環(huán)的頻率通常在1 Hz到5 Hz范圍內(nèi)，但對特殊目的，也可以使用其他頻率。 比照試驗，頻率應(yīng)相同。注：如果考慮到第t章所描述的情況，那么頻率在1 Hz到5 Hz的范圍內(nèi)對疲勞壽命沒有顯著影響。73試驗溫度試驗通常在標(biāo)準(zhǔn)實驗室溫度下進(jìn)行。如果有特殊要求，可采用其他溫度，但應(yīng)從GBT

19、2941中給 出的溫度中選擇。注：使用極限溫度時，要加倍小心。例如在高溫下，循環(huán)過程中，永久變形可能非常大，并且明顯影響試驗結(jié)果。在低溫下，如果試驗溫度接近玻璃化溫度L，黏滯現(xiàn)象將很明顯。74試驗環(huán)境 不應(yīng)在安裝有能產(chǎn)生臭氧裝置(例如日光燈)的室內(nèi)或由于其他原因，使空氣中含有臭氧成分超過標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)進(jìn)行試驗。試驗機(jī)的驅(qū)動馬達(dá)應(yīng)不產(chǎn)生臭氧。注：建議定期檢查以確保周圍環(huán)境的臭氧在空氣中的含量小于10一，如果到達(dá)上述條件，疲勞壽命受臭氧含量的影 響很小，除非試驗時，應(yīng)變接近或低于橡膠材料的機(jī)械疲勞極限(參見附錄A)。8步驟81啞鈴狀試樣的標(biāo)記 用符合53和54中規(guī)定的標(biāo)距器對每個試樣進(jìn)行標(biāo)記。試樣應(yīng)在

20、未變形狀態(tài)下標(biāo)記標(biāo)距，且在標(biāo)記前應(yīng)沒有被拉伸。標(biāo)線的寬度不應(yīng)大于05 mm，應(yīng)標(biāo)在試樣的狹長局部并與其邊緣成直角，且與 試樣中心等距。82試樣的測量821啞鈴狀試樣 用55中規(guī)定的測厚計在試樣的中心處和兩標(biāo)線附近測量試樣的厚度。試樣的寬度應(yīng)假定與裁刀中心狹小局部兩邊緣間的寬度相等。因此，裁刀該局部寬度的測量應(yīng)精確到005 mm，用每組測量值 的平均值來計算橫截面積。用游標(biāo)卡尺或其他工具測量標(biāo)線中心之間的距離，精確到02 mm。試樣應(yīng)在無應(yīng)變狀態(tài)下測量， 且在測量前應(yīng)沒有被拉伸。GBT 1688-2021I$0 6943：2007822環(huán)狀試樣 使用5S中規(guī)定的儀器，沿環(huán)狀試樣圓周的六等分處，分

21、別測量徑向?qū)挾群洼S向厚度。用每組測量值的平均值來計算橫截面積。使用一個適宜的錐形測徑計測量內(nèi)徑，并精確到02 mm。初始無應(yīng)變時的內(nèi)周長1。和平均圓周 長l按式(1)、(2)計算：Z。一d(1)l一(d+W。) (2)式中： d，內(nèi)徑，單位為毫米(ram)； w。徑向?qū)挾?，單位為毫?ram)。83在疲勞試驗機(jī)上安裝試樣831啞鈴狀試樣 在無應(yīng)變狀態(tài)下，將每個試樣裝入試驗機(jī)的夾持器中，注意不要夾得過緊，否那么試樣可能在夾持部位過早出現(xiàn)損壞。用手移動試驗機(jī)的往復(fù)件到最大拉伸位置，調(diào)節(jié)夾具，使試樣上的標(biāo)線到達(dá)所需要的 距離，在調(diào)整過程中，不應(yīng)超過最大應(yīng)變值，施加應(yīng)變后到調(diào)整完成不能超過1 rain

22、。應(yīng)使用卡尺或其 他工具測量，確保初始最大應(yīng)變在標(biāo)稱值的士2(絕對)范圍內(nèi)。標(biāo)距線問所要求的距離按式(3)計算：(生#)島式中： e要求的初始最大應(yīng)變值，單位為百分?jǐn)?shù)()； 如無應(yīng)變時的初始標(biāo)距，單位為毫米(ram)。 如應(yīng)變?yōu)?00時，兩標(biāo)線間的距離是初始無應(yīng)變標(biāo)距的兩倍。 將試驗機(jī)的往復(fù)件移到夾具最小間隔位置上，再次測量標(biāo)距，試樣應(yīng)恢復(fù)到無應(yīng)變狀態(tài)。832環(huán)狀試樣 調(diào)整試驗機(jī)到達(dá)要求的最大拉伸距離，以使沿輥子外圍一周的長度滿足要求，精確到831啞鈴狀試樣所規(guī)定的精度，然后，移動試驗機(jī)的往復(fù)件，以使試樣在無應(yīng)變狀態(tài)下安裝。最大應(yīng)變所對應(yīng)的長度按式(4)計算：(e+10loOO，、。t。 式中

23、： 如初始無應(yīng)變時的內(nèi)周長，單位為毫米(ram)。注：當(dāng)使用15 mm的首選厚度時，環(huán)狀試樣的內(nèi)徑非常接近裁刀的內(nèi)徑，在這種情況下，試驗機(jī)輥子的位置可以根據(jù)應(yīng)變直接確定。84疲勞壽命的測定 安裝好試樣后，啟動試驗機(jī)，記錄每個試樣斷裂時的周期數(shù)。 另外，如果不要求測量疲勞壽命的可變性，那么在所有的試樣斷裂之前，只要已斷裂的試樣足以計算疲勞壽命中值(見91)，就可以停止試驗。如果試樣循環(huán)2106次后，仍未斷裂，建議可以停止試驗，除非有明確的原因繼續(xù)試驗。85疲勞后永久變形和最大應(yīng)變的測量 在疲勞試驗中由于存在永久變形，試樣的無應(yīng)變長度會增加。通常這種現(xiàn)象在試驗開始時急劇出現(xiàn)，此后那么逐漸減慢。如果

24、永久變形大，疲勞壽命就會大大增加，結(jié)果可能不準(zhǔn)確。對于啞鈴狀試樣，由于應(yīng)力軟化和永久變形，最大拉伸標(biāo)距可能會發(fā)生變化。 因此可用適當(dāng)?shù)姆椒y量永久變形和試驗長度的變化。在試驗報告中記錄的試驗應(yīng)變值，按936GBT 1688-2021IS0 6943：2007進(jìn)行校正。在疲勞試驗過程中，不應(yīng)調(diào)整永久變形。 測量方法應(yīng)在試驗報告中注明。推薦采用如下步驟： 對每種試驗應(yīng)變，將兩個試樣安裝在疲勞試驗機(jī)上進(jìn)行1103次循環(huán)，然后在其中一個試樣處于未受應(yīng)力的位置上停機(jī)，1 rain后測量這個試樣的無應(yīng)變試驗長度。對于啞鈴狀試樣，用手調(diào)整試驗 機(jī)，使試樣處于無應(yīng)力狀態(tài)，在疲勞試驗機(jī)上測量。對環(huán)狀試樣，應(yīng)從試

25、驗機(jī)上取下試樣，然后用錐形測 徑計或其他適當(dāng)?shù)膬x器測量，也可以選擇在自動負(fù)荷一伸張設(shè)備上，測量環(huán)狀試樣增加的永久變形。開動機(jī)器再進(jìn)行100次循環(huán)并重復(fù)上述的步驟，測量另一個試樣。 如有必要，將試樣重新裝入試驗機(jī)，在循環(huán)l104次和循環(huán)到下一個十進(jìn)位(例如1105，1106次)后，重復(fù)以上完整步驟。如同測量永久變形那樣，按同樣步驟測定啞鈴狀試樣拉伸到最大時標(biāo)距長度的變化，此時機(jī)器夾持 器應(yīng)處于最大別離距離。86最大應(yīng)力和最大應(yīng)變能密度的測定對很多用途，都希望將疲勞壽命表示為所施加的最大應(yīng)力或最大應(yīng)變能密度(見附錄A)的函數(shù)。 如果要得到這些參數(shù)，需要在試驗開始和試驗過程中測定應(yīng)力一應(yīng)變特性。因為

26、永久變形、應(yīng)力軟化和 其他因素的影響，最大應(yīng)變、最大應(yīng)力和最大應(yīng)變能密度在試驗過程中是變化的，要獲得這些測量值，每 種材料的每種試驗應(yīng)變，都應(yīng)采用單獨的試樣。對于啞鈴狀試樣和環(huán)狀試樣，選擇自動負(fù)荷一伸張測定儀，可以跟蹤測定疲勞試驗過程中最大力的 變化，對環(huán)狀試樣，還可以在試驗頻率下，測定應(yīng)變能密度。另外，還可以采用手動或用儀器方式，通過一個準(zhǔn)靜態(tài)的負(fù)荷一伸張試驗，測出應(yīng)力應(yīng)變性能。 測量方法應(yīng)在檢測報告中注明。推薦使用如下步驟： 按82的規(guī)定測量試樣的厚度和寬度，用每組測量值的平均值來計算橫截面積。按試驗要求把試樣拉伸到最大應(yīng)變，測量負(fù)荷一伸張?zhí)匦?。既可以采用對試樣施加重力?fù)荷、也可以在恒速拉

27、力試驗機(jī)上測定。如果采用手動測量，應(yīng)采用規(guī) 那么的負(fù)荷施加程序，最好施加負(fù)荷的時間問隔為1 min，在施加負(fù)荷30 s后測量相關(guān)尺寸(啞鈴狀試樣 的標(biāo)距長度或環(huán)狀試樣兩個輥子之間的距離)。用游標(biāo)卡尺或其他工具，測量增加的尺寸，對大多數(shù)試 驗來說，伸長增量在1020之間的是適宜的。測定初始的負(fù)荷一伸張關(guān)系后，將試樣裝入疲勞試驗機(jī)，在規(guī)定的試驗應(yīng)變下，循環(huán)到疲勞壽命的最 高次冪，低于試驗材料的疲勞壽命的中位數(shù)(見91)，(例如，如果試驗材料的疲勞壽命中位數(shù)為6104次，試樣的循環(huán)次數(shù)應(yīng)到達(dá)1104次)，從疲勞試驗機(jī)上取下試樣，適當(dāng)?shù)厮沙谝欢螘r間后，測量 長度、寬度和厚度，然后重復(fù)負(fù)荷一伸張的測量。

28、9結(jié)果表示91疲勞壽命的計算 每種試驗應(yīng)變，按試樣疲勞斷裂時的循環(huán)次數(shù)，由小到大的順序排列。計算疲勞壽命的中位數(shù)，適用時(見下面的注)，計算最高值與最低值的比值，以測定結(jié)果的分散性。如果需要，也可使用其他方法 測量集中趨勢和離中趨勢，并在試驗報告中注明。啞鈴狀試樣，在中心狹長局部以外斷裂的結(jié)果，計算時應(yīng)被剔除，但對低值結(jié)果不應(yīng)被剔除，除非有 明確的、非統(tǒng)計的證據(jù)說明，這些結(jié)果不具有代表性(例如，在斷裂面存在一個異常大的瑕疵，明顯地表 明，試樣制備失誤或有雜質(zhì))。對多種用途來說，希望將疲勞壽命與最大應(yīng)變、應(yīng)力、或應(yīng)變能密度的對應(yīng)結(jié)果用圖形的形式繪制 出來。建議采用對數(shù)坐標(biāo)表示疲勞壽命，應(yīng)變最好繪

29、制成線性坐標(biāo)。疲勞壽命與最大應(yīng)變能密度的雙 對數(shù)關(guān)系圖在很大范圍內(nèi)是線性關(guān)系，疲勞壽命與最大應(yīng)力關(guān)系也是一個類似的線性關(guān)系(只是斜率不7GBT 1688-2021IS0 6943：2007同)。注：關(guān)于統(tǒng)計分析： 疲勞壽命內(nèi)在差異性是很大的，差異的大小和分布的特性與硫化橡膠的組分，特別是所用橡膠的種類有關(guān)。例 如，天然橡膠(NR)或聚異戊二烯橡膠(IR)的硫化膠，經(jīng)過屢次試驗，疲勞壽命總的差異通常是兩倍或低于兩 倍，分布接近正態(tài)拉普拉斯一高斯分布；另方面，對丁苯橡膠(SBR)或丁二烯橡膠(BR)的硫化膠，疲勞壽命的 差異是一個數(shù)量級或更高，分布明顯不規(guī)那么。因為不同的特性和組成的復(fù)雜性，特別對

30、于不同種類橡膠組成的 混合膠推薦使用簡單的常用的分析方法來統(tǒng)計處理數(shù)據(jù)。 建議取中位數(shù)作為一個集中趨勢的特征量，因為對于那些疲勞壽命分布不規(guī)那么的橡膠，中位數(shù)比算術(shù)平均值更 具有代表性，更大的優(yōu)點是中位數(shù)容易計算，極限值可自動排除，節(jié)約試驗時間(在評價分散性時，精密度會降 低)，對天然橡膠或聚異戊二烯橡膠，6個試樣就可以得出滿意的結(jié)果，但對丁苯橡膠和性能相似的橡膠，很可能 需要12個試樣。 列出一些表示離散性的量是很重要的，在疲勞試驗中，已經(jīng)證明一個簡單有用的物理量是疲勞壽命的最高值與 最低值的比值。原那么上說，這一比值包含了不收斂的缺點，但對于通常所用的試樣數(shù)量來說，其與變異系數(shù)密 切相關(guān)，

31、且非常容易計算。92永久變形的計算循環(huán)過程中試樣產(chǎn)生的永久變形用百分?jǐn)?shù)表示，按式(5)計算(譬)式中，對于啞鈴狀試樣：如初始無應(yīng)變時的標(biāo)距長度，單位為毫米(ram)；z。試樣疲勞循環(huán)n次后，無應(yīng)變時的長度，單位為毫米(ram)。對于環(huán)狀試樣：島初始無應(yīng)變時的內(nèi)周長，單位為毫米(mm)；。試樣疲勞循環(huán)次后，無應(yīng)變時的內(nèi)周長，單位為毫米(ram)。用兩個試樣的平均值表示永久變形。93最大應(yīng)變的計算 最大應(yīng)變e。，用百分?jǐn)?shù)表示，應(yīng)根據(jù)循環(huán)過程中產(chǎn)生的永久變形進(jìn)行修正，按式(6)計算一(孚)瑚式中，對于啞鈴狀試樣：z。試樣疲勞循環(huán)一次后，無應(yīng)變時標(biāo)距長度，單位為毫米(ram)； L。試樣疲勞循環(huán)n次后

32、，在兩夾具別離最大時，兩標(biāo)線之間的距離(見85)，單位為毫米(ram)。對于環(huán)狀試樣：。試樣疲勞循環(huán)n次后，無應(yīng)變時內(nèi)周長，單位為毫米(ram)； L。等于初始拉伸長度(由于該長度由試驗機(jī)輥子的位置所固定，在試驗過程中保持不變)，單位為毫米(ram)。 如果需要，應(yīng)變也可以用伸長率表示，A是拉伸后的標(biāo)距長度或內(nèi)周長與無應(yīng)變時的標(biāo)距長度或內(nèi)周長之比。因此，對于一個為75的應(yīng)變，相當(dāng)于伸長率A等于175。94最大應(yīng)力的計算 計算最大應(yīng)力，以兆帕(MPa)表示，用最大作用力(以N計)，除以無應(yīng)力時的橫截面積(以mm2計，對啞鈴狀試樣)，或除以無應(yīng)力時的兩倍橫截面積(以mm2計，對環(huán)狀試樣)。對于循環(huán)

33、一定周期后，最大應(yīng)力的計算，要根據(jù)循環(huán)后的試樣尺寸計算無應(yīng)力時的橫截面積和相應(yīng) 的最大應(yīng)變。如果循環(huán)周期后的無應(yīng)力橫截面積變化很小，可以用循環(huán)前的尺寸代替。95應(yīng)變能密度的計算 如果已用86描述的準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)荷一伸張方法，用循環(huán)周期之前和之后測得的數(shù)據(jù)繪出應(yīng)力一應(yīng)變曲8GBT 1688-2021IS0 6943：2007線。利用數(shù)值積分法，根據(jù)這些曲線的每條曲線計算應(yīng)變能密度，并作為最大應(yīng)變的函數(shù)。應(yīng)變能密度 即單位體積的應(yīng)變能量，等于應(yīng)力一應(yīng)變曲線下的面積，用焦耳每立方米(Jm3)表示。如果在試驗頻率下環(huán)狀試樣的負(fù)荷一伸張?zhí)匦员蛔詣訙y定，可用負(fù)荷一伸張曲線伸長局部下的面積 除以試樣的體積來計算最

34、大應(yīng)變能密度。試樣體積應(yīng)用平均圓周長z(見822)乘以橫截面積計算。10試驗報告試驗報告應(yīng)包含以下內(nèi)容： a)使用的標(biāo)準(zhǔn)名稱和標(biāo)準(zhǔn)號。 b)樣品描述1)樣品及其來源的詳細(xì)說明；2) 試驗?zāi)z料、硫化時間和溫度的詳細(xì)說明。c)試驗描述1)使用試樣的類型，啞鈴狀(1型、1A型或2型)或環(huán)狀：2)循環(huán)的頻率；3)試驗溫度；4)試驗環(huán)境(如果與74描述的不同)；5) 計算循環(huán)期間產(chǎn)生永久變形所用的方法；6)如果需要，計算最大應(yīng)力和應(yīng)變能密度所用的方法；7)采用的任何非本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的步驟。d)試驗結(jié)果1)所用試樣的數(shù)量；2)對于每種試驗應(yīng)變，每個試樣的疲勞壽命值、疲勞壽命中值、最高與最低疲勞壽命的比值 (如

35、果計算)；3) 初始試驗應(yīng)變或各試驗應(yīng)變；4)對每個試驗應(yīng)變，產(chǎn)生的永久變形平均值和測定永久變形時的循環(huán)次數(shù)；5) 因永久變形而修正的試驗應(yīng)變值和測定試驗應(yīng)變值時的循環(huán)次數(shù)；6)如果需要，試樣的最大應(yīng)力和應(yīng)變能密度及其測定時的循環(huán)次數(shù)；7)如果需要，根據(jù)循環(huán)周期之前和(或)之后測出的最大應(yīng)力、應(yīng)變或應(yīng)變能密度繪出對疲 勞壽命中值的曲線圖。e)試驗日期。GBT 1688-2021IS0 6943：2007附錄A (資料性附錄) 解釋說明A1 引言伸張疲勞根本原理是橡膠中的疵點產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂口增長。斷裂力學(xué)研究說明，硫化橡膠的 裂El增長如果與致使裂1：3擴(kuò)展的彈性能有關(guān)“，那么與試樣形狀和

36、變形類型無關(guān)。因而這種相關(guān)性 是硫化橡膠的根本特性裂13增長特性，原那么上，這種特性也可以表示實驗室試驗對實際使用性能的 相關(guān)性分析。對某些形狀簡單的試樣，裂I=I增長的特性可由實驗室進(jìn)行測定，但從常規(guī)試驗觀點看這種 測量存在較多困難，德墨西亞型方法(見GBT 13934)測定裂1：3增長特性是不適宜的。雖然缺少根本理論根據(jù)，但伸張疲勞試驗還是提供了一種簡單的、直觀的根本裂口增長測量方法， 如果需要，只要初始裂口的大小是的，疲勞試驗結(jié)果可被用來計算裂口增長特性。A2影響疲勞壽命的因素影響疲勞壽命的因素有很多，可分為三類。第一，材料的特征：橡膠的種類、交聯(lián)的類型和程度、添 加劑如填料和防老劑(影

37、響根本的裂1：3增長性能)和最初存在疵點的大?。坏诙?，力學(xué)特征：試樣的形狀 和大小、變形的類型和大小、循環(huán)的頻率和方式；第三，環(huán)境因素：溫度、濕度和潛在的有害物質(zhì)，如空氣 中的氧氣和臭氧。在自然環(huán)境下裂I=I增長和疲勞的主要原因是機(jī)械應(yīng)力、氧氣和臭氧。這些因素的影響表示在圖 A1中，它所示的是未加填充劑、加1份防老劑的天然硫化橡膠在不同環(huán)境中的試驗結(jié)果。在真空中 表現(xiàn)的是純機(jī)械破壞，可以看出在疲勞循環(huán)的最大應(yīng)變降到100時，疲勞壽命很長(可看作無窮大)。 因而其他較大的應(yīng)變值構(gòu)成機(jī)械疲勞極限，低于該應(yīng)變值、在沒有化學(xué)物質(zhì)的浸蝕的情況下，不發(fā)生斷 裂。對于其他橡膠，也可以得到類似的疲勞極限，雖然

38、其大小可能改變。在實驗室空氣環(huán)境中的結(jié)果說明氧氣的影響。在這種情況下，氧大約將疲勞極限降低到75，在 較高應(yīng)變下降低疲勞壽命。如果橡膠不含防老劑，降低的程度更大(雖然疲勞壽命在真空中不受影響)， 防老劑只是局部，而不是全部減弱氧氣的影響。由于實驗室空氣中少量臭氧的作用，使得在應(yīng)變低于疲 勞極限時，產(chǎn)生斷裂。在臭氧箱的試驗結(jié)果說明，低于疲勞極限時，臭氧濃度的影響很大，但在較高應(yīng)變 時，影響變小。所有的結(jié)果說明，疲勞壽命與最大應(yīng)變有很強(qiáng)的關(guān)系。A3試樣的選擇 如果裁切適當(dāng)，無論啞鈴狀試樣還是環(huán)狀試樣都能得到相同的結(jié)果。然而，如果特定硫化橡膠的內(nèi)部疵點被包括在試樣的敏感區(qū)域內(nèi)，啞鈴狀試樣的疲勞壽命始

39、終要比環(huán)狀試樣高(由于啞鈴狀試樣試驗 局部的橡膠體積較小)。對于取向性效果的研究，采用啞鈴狀試樣是必要的。環(huán)狀試樣容易安裝，設(shè)備 上設(shè)定的初始應(yīng)變周期可以計算，而與橡膠種類無關(guān)。另外，環(huán)狀試樣圓周上的應(yīng)力根本是均勻的(由 于規(guī)定的尺寸，僅在寬度方面有微小的變化)，因此，能夠在試驗過程中，跟蹤觀察應(yīng)力一應(yīng)變性能和永久 變形的變化，并被自動記錄。1 OGBT 1688-20211SO 6943：2007A4疲勞試驗結(jié)果的解釋 如果對不同的彈性體進(jìn)行比擬，隨著所采用最大應(yīng)變的不同，它們的排列順序有很大變化，因此，進(jìn)行各種應(yīng)變下試驗測量，并嘗試確定有關(guān)特定應(yīng)用的試驗條件是重要的。如果僅僅在配方上有小的變 化，如評估不同的防護(hù)體系，只要應(yīng)力一應(yīng)變特性沒有明顯的變化，在單一的應(yīng)變下測定疲勞就足夠了。在重復(fù)變形下通過零應(yīng)變，有的材料有很長的疲勞壽命，試驗應(yīng)變最好設(shè)定在疲勞極限附近。疲勞極限通常的數(shù)量級是105到106的循環(huán)周期，并隨著應(yīng)變值的減小而迅速增加，因此，相應(yīng)于疲勞壽命 較長的應(yīng)變，通常給疲勞極限一個合理的評價。對于疲勞壽命較短的材料，或經(jīng)受偶然性大變形，而變 形又作用于許多較小材料上，可采用適當(dāng)高于疲勞極限的苛刻條件。在某些情況下，這