彈性體的性質研究表明，在低應變疲勞條件下，橡膠的玻璃化轉變溫度愈高，耐疲勞破壞性能愈好；在高應變疲勞條件下，具有拉伸結晶性的橡膠耐疲勞破壞性能較好。疲勞裂紋增長也與彈性體種類有關，NR和BR對應變速率不敏感，而SBR等由于具有較大的粘彈性，對應變速率較為敏感。（針對這方面的研究和表述最多，但是與本次研究關系不大，因此簡要帶過）

　　

      應變周期隨頻率的增加，橡膠的疲勞破壞加快，但當頻率增加到一定程度后繼續增加時，其疲勞壽命變化就不再顯著。主要是由于低頻條件下，機械疲勞破壞引起的分子鏈斷裂起決定作用;高頻條件下，由于產生較大的升熱，因此，破壞的主要原因已不是機械疲勞，而是高溫引起的熱降解，此時化學變化對橡膠的破壞起重要作用。另外，頻率對非結晶橡膠有顯著的影響，對結晶橡膠的影響不顯著，因為非結晶橡膠存在疊加在動態割口增長上的時間依賴性連續裂紋增長。裂紋增長中的這種穩定增長部分在頻率微0.2Hz以下非常重要，它的引發歸根于粘彈性效應。對NR（天然橡膠）膠料的研究結果表明，最小應變增加時盡管能量輸人降低，但樣品的疲勞壽命卻增加，說明施加于樣品的最小應變是影響疲勞壽命的主要因素。還有許多橡膠制品的例子表明應變周期在很大程度上影響制品的性能。

　　

       操作溫度操作溫度對橡膠耐疲勞破壞性能的影響相當復雜，因為疲勞中同時發生了不可逆的化學變化(如降解)。另外高溫還影響材料的模量和扯斷伸長率。但在大多數試驗中，隨溫度的增加，NR和SBR的疲勞壽命都降低，只是前者不如后者明顯。

　　

       靜態應力橡膠制品在使用時往往要預先加載，產生一定的變形，然后再進行疲勞實驗，此預壓力導致的應力稱為靜態應力，引起的變形，稱為靜態應變。與金屬的疲勞壽命隨靜態應力的增大而降低不同，橡膠的疲勞壽命隨靜態應力/應變的增加而增加，直至達到一個最大值，而后逐漸減小，并且應變結晶性橡膠和非應變結晶性橡膠疲勞壽命的增加的原因不同。前者因為橡膠在裂紋尖端發生了應變結晶，可以阻止裂紋的進一步增長;后者因為往復循環應變能的降低。

　　
       空氣氛圍空氣氛圍對橡膠疲勞裂紋增長的影響也比較顯著。一般惰性環境(如氮氣)使疲勞裂紋增長速率下降，氧和臭氧使疲勞裂紋增長加速。與氧的影響相比，臭氧裂紋可在更低的應力下發生，0．5×10-6的臭氧可以使疲勞裂紋增長速率增加40％-80％。

　　此外，填料、硫化系統、硫化狀態、抗氧劑對橡膠的疲勞性能均有一定的影響。

　　橡膠的阻尼熱：由于橡膠復合材料的滯后損失大而導熱性差，此類材料在承受循環載荷的同時伴隨有較高的熱生成，使材料表面和內部溫度升高，加速了材料的疲勞破壞。因此，研究此類材料在循環載荷下溫度變化的一般規律，是對該類材料進行疲勞強度分析和壽命預報不可缺少的內容。大部分橡膠疲勞的實驗都是將阻尼熱考慮進去，甚至直接研究橡膠材料在周期載荷下產熱對材料疲勞性能的影響。

　　

　　就橡膠材料而言，它是指橡膠材料在重復變形的過程中，當其承受的局部變形應力超過橡膠的延伸率或應力極限時，疲勞過程開始，以至于最后達到破壞。這種疲勞破壞的開始點是由于橡膠表面或內部的不均勻性所造成的。

　　橡膠材料的破壞主要是由于其內部的缺陷或微裂紋引發的裂紋不斷傳播和擴展而導致的。按照分子運動論的觀點，橡膠材料的動態疲勞破壞歸因于材料本身分子鏈上化學鍵的斷裂，即試樣在受到周期應力一應變作用過程中，應力不斷地集中于化學鍵能比較弱的部位而產生微裂紋，繼而發展成為裂紋并隨著時間的推移而逐步擴展開來。裂紋發展是一個隨著時間而發展，涉及到橡膠材料的分子鏈連續斷裂的粘彈性非平衡動態變化過程。這一微觀發展過程在宏觀上的表現是，橡膠材料在動態應力一應變的疲勞過程中，裂紋穿過試樣不斷擴展，直到斷裂以及產生與之所伴隨的熱效應。

　　

       橡膠材料的動態疲勞過程一般可以分為三個階段：第一階段是應力劇烈變化，出現橡膠材料在應力作用下變軟的現象；第二階段是應力緩慢變化，橡膠材料表面或內部產生微裂紋，經常稱之為破壞核；第三階段是微裂紋發展成為裂紋并連續不斷地擴展開，直到橡膠材料完全出現斷裂破壞現象，最后這一階段是橡膠材料疲勞破壞的最重要的階段。

　　

      使用炭黑填充的天然橡膠硫化膠在一定負荷下多次拉伸變形時，橡膠的物理機械性能在疲勞過程中，拉伸強度先是逐步上升的，經過一個極大值后再開始下降，而撕裂強度、動態彈性模量和力學損耗因子的變化則相反。在疲勞過程中，膠料的拉伸強度幾乎保持不變。300％定伸應力的疲勞開始階段明顯增大，然后增大趨于緩慢；扯斷伸長率則隨疲勞周期的變化而下降，在高應變疲勞條件下，具有拉伸結晶性的橡膠抗疲勞破壞性能較好。未使用補強劑補強的橡膠材料，其破壞形態一般表現為塑性破壞，而使用炭黑或其它活性填料作補強劑的橡膠材料則表現為脆性破壞，且隨著各種防老劑的加入，其破壞形態由脆性破壞逐步向準塑性破壞形態轉變。

　　
    天然橡膠在受到一定頻率的應力作用的條件下，由于分子鏈的內摩擦而生熱是其動態疲勞破壞的另外一種因素。當疲勞生熱的溫度低于120℃時，天然橡膠制品內部將發生化學交聯鍵的結構變化，主要是發生交聯鍵及鏈段的熱裂解反應，首先是多硫交聯鍵減少，而單、雙鍵逐漸增加�？偟谋憩F是交聯鍵的密度在增加，宏觀的表現為膠料的硬度和定伸應力增加。由于膠料內部發生了以上微觀結構的變化，從而進一步造成產品內部的生熱繼續，當生熱溫度超過120℃(如到達130℃、140℃、150℃)時，橡膠材料總的交聯密度逐步下降。疲勞破壞的最后階段，橡膠材料的外觀表現將接近混煉膠狀態。此時的橡膠已經完全喪失彈性．產品也將失去了實際使用價值。

www.ady10.com