具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本发明实施例提供一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，包括：

获取3个橡胶纯剪试样在进行准静态拉伸性能测试后的静强度参数和临界撕裂能T_c；

获取另外3个橡胶纯剪试样在恒应变率变幅值加载下的疲劳裂纹扩展试验数据；其中，所述疲劳裂纹扩展试验数据包括所述橡胶纯剪试样上的裂纹长度a与对应的循环次数N，以及所述橡胶纯剪试样上有效区域内的应力和应变数据；

根据3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据，建立裂纹扩展寿命模型；

根据所述橡胶材料裂纹扩展模型和橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*，获取在预设应变ε条件下，橡胶材料应变-寿命特性曲线。

由上可知，本发明实施例提出的一种橡胶材料应变-寿命(ε～N)特性曲线的高效试验测试方法和数据处理方法，如图1所示，步骤可整体列为如下：

1)制备橡胶纯剪试样6个；

2)橡胶材料静强度参数的获取；

3)恒应变率变幅值加载下的橡胶材料疲劳裂纹扩展试验及数据记录；

4)橡胶裂纹扩展实测数据分析及裂纹扩展寿命模型的建立；

5)毛坯等效初始裂纹尺寸的确定；

6)橡胶材料应变-寿命(ε～N)曲线的确定。

请结合图2，图2是本发明某一实施例提供的橡胶纯剪试样的结构示意图。

在某一个实施例中，对于步骤1)制备6个橡胶纯剪试样；其中，每个所述橡胶纯剪试样均为按最小为5的宽高比所制作的具有几何形状的橡胶材料，具体为：

对特定配方的橡胶材料，按需满足的宽高比(最小为5)制作合适几何形状的纯剪试样6个，记试样标距高度为h₀、长度为l、厚度为t。

在某一个实施例中，对于步骤2)橡胶材料静强度参数的获取，具体为：

任取步骤1)中3个纯剪试样为测试用试样，进行准静态拉伸性能测试以获取材料静强度参数和临界撕裂能T_c，为后续疲劳试验所施加载荷的范围确定提供参考。

请结合图3，图3是本发明某一实施例提供的橡胶材料疲劳裂纹扩展试验所施加的载荷示意图。在某一个实施例中，对于步骤3)恒应变率变幅值加载下的橡胶材料疲劳裂纹扩展试验及数据记录，具体为：

取步骤1)中其余的3个纯剪试样，给定一定初始裂纹(即形成预制缺口)，作为测试用试样，采用应变率恒定的应变加载方式，以覆盖典型的载荷工况。实时记录试验过程中试样上的裂纹长度a与对应的循环次数N，以及试样上有效区域内的应力和应变数据。

在某一个实施例中，对于步骤4)橡胶裂纹扩展实测数据分析及裂纹扩展寿命模型的建立，即根据3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据，建立裂纹扩展寿命模型，具体为：

对3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据散点图，基于函数多项式法对所述试验数据的局部进行数据拟合，再求导得到相应的裂纹扩展速率进而求得不同循环数N_i对应的裂纹扩展速率

基于不同循环数N_i下所述橡胶纯剪试样有效区域内的应力和应变数据曲线，通过求积分的方式确定应变能密度W，进而确定所述橡胶纯剪试样的撕裂能T＝Wh₀；

基于所获得的裂纹扩展速率和撕裂能T，以循环数N为基准，配对以形成裂纹扩展速率与撕裂能T关系确定的源数据；

基于裂纹扩展模型幂法则da/dN＝AT^F，基于所述源数据和最小二乘法拟合确定裂纹扩展模型的参数A和F；

基于已确定模型参数A和F的裂纹扩展模型，通过积分得到裂纹扩展寿命的计算公式为：其中，a₀为等效初始裂纹尺寸(如图2所示)，a_f为材料发生疲劳断裂时对应的最大允许用裂纹尺寸。

在某一个实施例中，对于步骤5)毛坯等效初始裂纹尺寸的确定，具体为：

采用标准ASTM D 412中的哑铃型试样开展拉伸疲劳破坏试验，测量3个数据点，结合所述裂纹扩展寿命计算公式，来校准橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*。

其中，对于哑铃型试样，a_f＝T_c/2kW，T＝2kWa，其中W为应变能密度，T_c为临界撕裂能。

在某一个实施例中，对于步骤6)橡胶材料应变-寿命(ε～N)曲线的确定，即根据所述橡胶材料裂纹扩展模型和橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*，获取在预设应变ε条件下，橡胶材料应变-寿命特性曲线，具体为：

当基于步骤1)～5)试验数据和数据处理方法确定橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*和橡胶材料裂纹扩展模型以后，根据所述橡胶材料裂纹扩展模型和橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*，在预设应变ε条件下，按公式计算对应的疲劳寿命N，以获得橡胶材料应变-寿命特性曲线。

综上，本发明提出一种橡胶材料应变-寿命(ε～N)特性曲线的获取方法，具体为：对特定配方的橡胶材料，按需满足的宽高比(最小为5)制作合适几何形状的纯剪试样6个，用于开展橡胶材料静强度参数的获取和疲劳裂纹扩展试验；选取其中3个试样进行准静态拉断试验，以获取橡胶材料的静强度参数和临界撕裂能值；选择3个预制缺口的纯剪试样，采用恒应变率变幅值加载方式，进行橡胶材料疲劳裂纹扩展试验，并实时记录试验过程中试样上的裂纹长度与对应的循环次数，以及试样上有效区域内的应力和应变数据；基于橡胶裂纹扩展实测数据分析，建立裂纹扩展寿命模型；基于哑铃型试样的3个疲劳破坏试验数据点，校准毛坯等效初始裂纹尺寸；确定橡胶材料应变-寿命(ε～N)曲线。

如此，本发明的橡胶材料应变-寿命(ε～N)特性曲线的获取方法仅需要6个橡胶纯剪试样和3个标准哑铃型试样即可完成疲劳特性试验原始数据的获取，再结合断裂力学相关理论公式和橡胶疲劳损伤机理进行原始实验数据的处理，即可完成应变-寿命(ε～N)特性曲线的获取，解决了常规应变-寿命(ε～N)曲线试验周期长、试样数量多等问题。因此，相比传统的应变-寿命(ε～N)曲线试验方案，本发明的橡胶材料应变-寿命(ε～N)特性曲线的获取方法投入时间小，试验投入费用低，无论是在成本时间还是数据精度，都有很大的改进。

本发明实施例还提供一种橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取装置，包括：

第一获取单元，用于获取3个橡胶纯剪试样在进行准静态拉伸性能测试后的静强度参数和临界撕裂能T_c；

第二获取单元，用于获取另外3个橡胶纯剪试样在恒应变率变幅值加载下的疲劳裂纹扩展试验数据；其中，所述疲劳裂纹扩展试验数据包括所述橡胶纯剪试样上的裂纹长度a与对应的循环次数N，以及所述橡胶纯剪试样上有效区域内的应力和应变数据；

模型获取单元，用于根据3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据，建立裂纹扩展寿命模型；

应变-寿命特性曲线获取单元，用于根据所述橡胶材料裂纹扩展模型和橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*，获取在预设应变ε条件下，橡胶材料应变-寿命特性曲线。

关于橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取装置的具体限定可以参见上文中对于橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法的限定，在此不再赘述。上述橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在某一个实施例中，所述模型获取单元具体用于：

对3个所述橡胶纯剪试样的疲劳裂纹扩展试验数据散点图，基于函数多项式法对所述试验数据的局部进行数据拟合，再求导得到相应的裂纹扩展速率进而求得不同循环数N_i对应的裂纹扩展速率

基于不同循环数N_i下所述橡胶纯剪试样有效区域内的应力和应变数据曲线，通过求积分的方式确定应变能密度W，进而确定所述橡胶纯剪试样的撕裂能T＝Wh₀；

基于所获得的裂纹扩展速率和撕裂能T，以循环数N为基准，配对以形成裂纹扩展速率与撕裂能T关系确定的源数据；

基于裂纹扩展模型幂法则da/dN＝AT^F，基于所述源数据和最小二乘法拟合确定裂纹扩展模型的参数A和F；

基于已确定模型参数A和F的裂纹扩展模型，通过积分得到裂纹扩展寿命的计算公式为：其中，a₀为等效初始裂纹尺寸，a_f为材料发生疲劳断裂时对应的最大允许用裂纹尺寸。

在某一个实施例中，所述应变-寿命特性曲线获取单元具体用于：

根据所述橡胶材料裂纹扩展模型和橡胶毛坯材料中等效的初始裂纹尺寸a₀*，在预设应变ε条件下，按公式计算对应的疲劳寿命N，以获得橡胶材料应变-寿命特性曲线。

本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述任意一个实施例中的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法。

处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random AccessMemory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific 1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的橡胶材料应变-寿命特性曲线的获取方法，并达到如上述方法一致的技术效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。