[发明专利]一种橡胶拉伸实验台及橡胶疲劳试验方法

权利要求书

1.一种橡胶拉伸实验台，由控温系统、执行机构、图像识别模块(3)和控制系统四部分组成，其特征在于：所述控温系统主要由温度控制面板(1)、保温箱(4)，及观察窗6组成，所述温度控制面板(1)设在实验台上部左侧，所述保温箱4为矩形且设在实验台内部，在所述保温箱(4)上部开口处设有所述观察窗(6)；所述控制系统由计算机、人机交互显示屏、PLC控制器、控制系统电源、控制系统驱动器组成；所述执行机构安装在所述保温箱底部，由伺服电机(5)和运动执行机构组成，所述运动执行机构包括滑台(10)、左夹具(12)、右夹具(14)、力传感器；所述图像识别模块(3)通过铝制支撑架安装在所述观察窗(6)上部，用于识别裂纹长度。

2.根据权利要求1所述的橡胶拉伸实验台，其特征在于：在所述温度控制面板(1)上输入所需要的温度后，所述保温箱(4)的内部可以经过一定时间加热后达到预定温度并维持；所述温度控制面板(1)上设有电源开关、鼓风开关、高温开关、升温指示灯和恒温指示灯。

3.根据权利要求1所述的橡胶拉伸实验台，其特征在于：所述运动执行机构还包括滑台底座(9)、丝杠(7)、稳定杆(8)、左夹具安装支架(11)和右夹具安装支架(15)，所述运动执行机构通过所述滑台底座(9)的底部安装孔用螺栓固定在所述保温箱(4)内部空间的底部；所述丝杠(7)的一端通过联轴器与所述伺服电机(5)的转轴连接；所述滑台(10)的中间孔是螺纹孔，当所述丝杠(7)转动时，所述滑台(10)就可以根据一定的运动规律进行左右往复运动；所述左夹具(12)安装在所述左夹具安装支架(11)上，所述左夹具安装支架(1)通过螺栓固定在所述滑台(10)上，所述右夹具(14)通过右夹具支架(15)安装在滑台底座(9)上。

4.根据权利要求3所述的橡胶拉伸实验台，其特征在于：所述力传感器用于测量橡胶试样初始受力，保证初始受力的值尽量小；为了保护试验机，所述滑台(10)往返时有0.1s的停顿，减小惯性冲击。

5.根据权利要求1所述的橡胶拉伸实验台，其特征在于：在所述人机交互显示屏下方设有正弦波、三角波、方波三种加载模块，中部设有初始行程、行程、周期、螺纹轴直径、螺距参数输入模块，上部设有启动、回零、清零模块，右上角设有速度实时监测模块；通过在人机交互显示屏上设置参数，所述控制系统通过所述PLC控制器来控制所述伺服电机(5)的转速和方向，进而控制所述运动执行机构进行一定规律的往复运动。

6.一种采用如权利要求1-5所述的橡胶拉伸实验台的橡胶疲劳试验方法，其特征在于，

步骤1，在所述橡胶拉伸实验台上试验获取多组不同伸长比的橡胶试件的裂纹生长速率dl/dN；

步骤2，选取Thomas模型作为橡胶材料的疲劳模型：T_max＝2k(λ)lE₀，获得多组不同伸长比的橡胶试件的最大撕裂能，其中T_max是周期循环中出现的最大撕裂能，E₀为没有预置切口的橡胶试件的应变能密度，l为预置切口的长度，λ为伸长比(λ＝1+ε，ε为应变)；

步骤3，在多组不同伸长比的试件得到裂纹扩展速率dl/dN和撕裂能T_max之后，通过最小二乘法将模型转化成对数形式lg(dl/dN)＝lgB+FlgT_max，得到参数B、F；

步骤4，将用户指定参数与试验得到的参数代入橡胶材料从初始裂纹l₀扩展到失效裂纹lc的疲劳寿命公式N：

即得。