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一种表征弹性体裂纹扩展的新方法 庄又青* – 仪尊科技有限公司，中国 Hugues R. BAURIER – Metravib – Acoem Group, 法国 Francois ROUILLARD – LRCCP, 法国 摘要：本文介绍了一种表征裂纹扩展的新方法，通过对两种不同材料（EPDM 和SBR）以及 其不同形状及尺寸的裂纹扩展的研究，通过对比裂纹的扩展速率和撕裂能的关系，发现撕裂 能对裂纹扩展有着直接作用。同时表明，这种新的测试方法是一种简单、准确的表征弹性体 的裂纹扩展新方法。 关键词：橡胶、裂纹扩展、DMA+NG、撕裂能、EPDM、SBR A New Method for Characterization of Crack Growth Behavior of Elastomer Joseph Y. Zhuang* – Esum Technology Limited, China Hugues R. BAURIER – Metravib – Acoem Group, France Francois ROUILLARD – LRCCP, France Abstract ：In this paper, a new method to characterize the crack growth is introduced. Study the two different types of elastomers (EPDM SBR) with their different shape and size, then make correlation with the crack propagation rate and the tearing energy, we find that tearing energy gives a direct effect on the crack growth. The new method is considered as an easer precise way to determine the crack growth behavior of elastomers. Key words ：Rubber, Crack growth, DMA+NG, tearing energy, EPDM, SBR 1. 引言： 橡胶复合材料及弹性体裂纹的扩展是影响其强度、疲劳寿命等的关键因素，因此裂纹扩展的 表征对于研究弹性体的服役行为极为重要。尤其对于轮胎工业，轮胎的安全性及耐久性尤为 重要，因此对其抗撕裂性能的研究是非常必要的。目前，对于裂纹扩展的测量，主要使用高 速摄影法和超声表面波等技术，但由于前者分辨率低，操作困难，后者也易受外界的干扰， 不利于直观记录。众所周知，动态热机械分析仪（DMA）是研究材料粘弹性能和疲劳性能行 之有效的方法，如果能够将动态测试和裂纹扩展测试有机结合，那么可以对弹性体的裂纹扩 展进行更好的分析。由此，法国麦特韦伯（Metravib）公司联合世界著名轮胎企业米其林 （MICHELIN）和法国著名的橡胶分析机构LRCCP 共同开发了动态裂纹扩展仪—DMA+NG， 并进行了相关测试和应用研究。 2. 实验装置及实验方法 2.1 仪器的结构及性能参数 采用法国 Metravib 公司生产的 DMA+NG 为主要测试装置，这种设备可以测试弹性体材料的 粘弹性能、疲劳性能及裂纹扩张。 可以在不同氧气含量、不同温度、不同频率、不同应变、 * info@ 不同激励波形等条件下测试弹性体的裂纹扩展性能。并且包括双向马达驱动双目显微镜和专 用初始裂纹切割装置 图1. DMA+NG 型动态热机械分析仪及裂纹扩展测试仪 图2. 弹性体试样及其夹持装置 2.2 实验步骤： 2.2.1 实验参数的设定，包括： a) 波形控制（多次谐波控制）：正弦、半正弦等 b) 静态力/应力（或位移/应变）控制 c) 动态力/应力（或位移/应变）控制 d) 测试温度 e) 氧含量