绍橡胶疲劳失效行为的研究进展。橡胶疲劳失效的研究方法有裂纹成核法和裂纹扩展法；分析交联网络、填料、应力-应变条件和环境条件等对橡胶疲劳寿命的影响因素；综述耐疲劳橡胶的研究进展。橡胶疲劳失效的研究应多关注交联网络和填料分散等微观现象，进一步探讨纳米填料对橡胶疲劳性能的影响。

关键词：橡胶；疲劳失效；疲劳寿命；裂纹；交联网络；填料

    橡胶作为一种不可替代的弹性材料已经有160多年的应用历史，在国防建设和经济建设中得到广泛应用。橡胶不仅是生活中不可缺少的物质，也是发展高新技术所必需的高性能材料和功能性材料。为达到减振降噪、柔韧耐磨的目的，橡胶常与金属复合制成弹性元件，这些弹性元件在许多高精尖领域广泛应用[1-2]。随着橡胶制品的使用条件日益苛刻，橡胶疲劳失效问题日益突出，亟需解决。

    近年来，与橡胶疲劳失效相关的基础理论和表征方法研究受到广泛关注。本文从橡胶疲劳失效的研究方法、橡胶疲劳寿命的影响因素和耐疲劳橡胶的研究进展等方面，综述橡胶疲劳失效行为的研究概况。   

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橡胶疲劳失效的研究方法

    材料疲劳失效过程大致可分为4个时期：疲劳裂纹成核期、微观裂纹增长期、宏观裂纹扩展期与瞬时断裂（失稳扩展）期，这4个时期也可以综合为2个阶段，即裂纹形成阶段和裂纹扩展阶段。裂纹形成阶段包括裂纹成核期和微观裂纹增长期，裂纹扩展阶段包括宏观裂纹扩展期和瞬时断裂期。疲劳寿命可以相应分为裂纹成核寿命和裂纹扩展寿命2个部分。对于低周疲劳，裂纹形成早，裂纹成核寿命短，裂纹扩展寿命接近疲劳寿命，所以在低周疲劳设计时，主要考虑裂纹扩展寿命。但在高周疲劳中，裂纹成核寿命在疲劳寿命中占主导地位，所以在高周疲劳设计时，既要考虑裂纹成核寿命也要考虑裂纹扩展寿命[3-6]。通常用裂纹成核法和裂纹扩展法预测橡胶疲劳寿命。

    1.1

裂纹成核法

    从材料承载开始，一直到裂纹形成并扩展至某一可检测尺寸的过程称为疲劳裂纹形成阶段。裂纹成核法是根据疲劳过程应变或应力的变化来预测裂纹成核寿命。

    裂纹成核法始于19世纪60年代对火车轮轴的疲劳研究[7]，该方法在橡胶疲劳研究中的应用始于20世纪40年代[8-9]，并一直延续至今[10-11]。裂纹成核法中的2个主要参数是最大主应变和应变能密度。橡胶的最大主应变是比较容易获得的，可以直接从位移计算出来。最大主应变通常用来表征橡胶的裂纹成核寿命，橡胶的裂纹通常产生在与最大主应变方向垂直的平面上。19世纪50年代末至60年代初，在橡胶的断裂力学理论研究取得一定进展之后[12-19]，应变能密度逐渐成为预测裂纹成核寿命的一个参数，它是对内在缺陷能量释放率的一种衡量。在特定的条件下，能量释放速率与应变能密度和裂纹尺寸的乘积成正比。因此，应变能密度可以评价能量释放速率。但裂纹成核法的应用并不广泛，这是因为对于连续介质该方法必须基于材料疲劳点的数量，仅适合分析疲劳寿命的空间分布。

    在实际应用中，常用试样断裂时疲劳次数（N ）与所施加载荷或应变（S ）的S -N 曲线来预测橡胶的裂纹成核寿命。S -N 曲线可以是应力、伸长率和应变随疲劳次数变化的曲线。S -N 曲线法是一种比较可靠的预测疲劳寿命的方法。然而，高分子材料结构复杂，影响其疲劳寿命的因素很多，如材料本身的粘弹性和分子运动能力，以及填料的粒径和结构等。

    当高分子材料受循环载荷作用时，其内部的物理和化学结构常会发生变化[20]，S -N 曲线很难反映出其中的变化，而随载荷和应变而变化的内部结构演变规律则是研究者更关心的问题。因此，基于材料在形变过程中滞后的研究方法，即载荷梯度增加（SILT）[21]和应变梯度增加（SIST）[22-23]被广泛应用于弹性体材料的疲劳行为研究中。这2种方法不仅可以提供材料的....