[发明专利]一种新的橡胶材料马林斯效应评定方法

说明书

本发明提供了一种新的橡胶材料马林斯效应评定方法，评定方法包括以下步骤，(1)首先计算出历史变形状态的三个主应变：λ_1‑max,λ_2‑max,λ_3‑max，在最大和中间主应变方向上使用式(1)计算历史最大损伤参数最小主应变方向直接认为等于0；(2)计算出当前变形状态的三个主应变：λ₁,λ₂,λ₃。在最大和中间主应变方向上使用式(1)计算当前损伤参数最小主应变方向上直接认为等于0；(3)在各个方向上比较和的大小，当时材料将不会发生进一步软化，当时材料软化，本发明提供的评定方法能够体现马林斯效应引起的损伤的各向异性，更具合理性，推动了橡胶材料科学研究和工程应用的发展。

技术领域

本发明涉及橡胶材料科学研究和工程应用的相关领域，具体涉及一种新的橡胶材料马林斯效应评定方法。

背景技术

橡胶材料在加载过程中，后续加载刚度小于初次加载刚度的材料软化现象称为马林斯效应(Mullins effect)。马林斯效应是材料承受外力作用变形，在内部产生损伤的过程。损伤引起了材料的软化。实验和研究表明，当材料的变形小于某一历史变形值时，由马林斯效应引起的材料损伤状态不会发生变化，当大于这个历史最大值，材料损伤继续，进一步软化，用适当的参数和方法来判断马林斯效应对材料当前状态的影响非常重要，因为其对材料的力学性能有直接非常大的影响。如说明书附图图1所示，初始加载曲线和第二次加载曲线的刚度甚至能差1倍，这么大的误差，如果不能正确考虑，将给产品设计和工程应用带来严重的问题。因此如何判定和分析前期加载对当前材料状态的影响，具有有非常大的价值。

已经有较多的方法用于确定马林斯效应对当前材料损伤状态的影响，在单轴应力状态下，使用历史最大伸长率等可以较好地描述马林斯效应对当前材料状态的影响，但在多轴一般工况下，这种方法不适用，需要综合考虑材料沿着各个方向的变形，到目前为止，已经提出了很多的方法用于标志马林斯效应的影响，具体是采用一些组合的参数，如表1(如说明书附图图1)所示。文献Krishnaswamy S,Beatty MF.The Mullins effect incompressible solids.Int J Engng Sci2000；38:1397-1414Machado G,Chagnon G,Favier D.Theory and identification of a constitutive model of inducedanisotropy by the Mullins effect.J.Mech.Phys.Solids,2014,63:29–39进行了详尽的多轴实验，这是到目前为止发表的关于马林斯效应产生的损伤最全面和准确的数据。其结果表明，这些已经提出的损伤参数和材料真实的损伤状态符合性不是很好。为更好的解决这一问题，本发明经过研究提出一种新的判断马林斯效应对当前材料状态影响的方法，与文献发表的实验数据对比表明，该方法能更加准确地判断马林斯效应对材料当前状态的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新的橡胶材料马林斯效应评定方法，其特征在于，所述评定方法包括以下步骤，

(1)首先计算出历史变形状态的三个主应变：λ_1-max,λ_2-max,λ_3-max，在最大和中间主应变方向上使用式(1)计算历史最大损伤参数最小主应变方向上历史最大损伤参数直接认为等于0；

(2)计算出当前变形状态的三个主应变：λ₁,λ₂,λ₃。在最大和中间主应变方向上使用式(1)计算当前损伤参数最小主应变方向上直接认为等于0；

(3)在各个方向上比较和的大小，当时材料将不会发生进一步软化，当时材料软化。

优选地，上述步骤(1)和步骤(2)适用于双轴应力工况。