王小莉

(1. 廣東技術(shù)師范學(xué)院汽車學(xué)院，廣東廣州　510665；2. 華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東廣州　510640)

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防振橡膠材料疲勞壽命研究方法綜述

王小莉1,2

(1. 廣東技術(shù)師范學(xué)院汽車學(xué)院，廣東廣州510665；2. 華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東廣州510640)

防振橡膠因其具有很大的彈性和良好的絕緣性、可塑性、隔水隔氣等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、國(guó)防、建筑等領(lǐng)域。防振橡膠材料的疲勞壽命理論與技術(shù)研究對(duì)于提高防振橡膠產(chǎn)品耐久性的設(shè)計(jì)和制造具有重要意義。針對(duì)防振橡膠產(chǎn)品的工作特點(diǎn)，指出防振橡膠材料疲勞特性分析的技術(shù)難點(diǎn)。從橡膠的疲勞裂紋萌生法、疲勞裂紋擴(kuò)展法和疲勞損傷法三個(gè)角度綜述目前橡膠材料疲勞特性的研究進(jìn)展。針對(duì)國(guó)內(nèi)外橡膠疲勞特性研究現(xiàn)狀，提出在橡膠疲勞特性研究中應(yīng)考慮橡膠材料在疲勞載荷作用下特有的Mullins效應(yīng)、永久變形、循環(huán)應(yīng)力軟化等非線性特性，并指明基于連續(xù)損傷力學(xué)的疲勞損傷法更便于解決復(fù)雜疲勞載荷下橡膠材料和結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和壽命預(yù)測(cè)問(wèn)題。

塑料、橡膠和纖維；疲勞壽命；裂紋萌生；裂紋擴(kuò)展；疲勞損傷

防振橡膠可以制成用于防止或緩沖振動(dòng)和沖擊傳遞的橡膠產(chǎn)品[1]，是由金屬和防振橡膠材料復(fù)合而成的彈性-阻尼元件。防振橡膠材料因其具有很大的彈性和良好的絕緣性、可塑性、隔水隔氣等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、國(guó)防、建筑等領(lǐng)域。2014年底，美國(guó)著名的國(guó)際市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Freedonia集團(tuán)發(fā)布的一項(xiàng)報(bào)告稱，中國(guó)對(duì)橡膠制品的需求預(yù)計(jì)將以每年8.8%的速率增長(zhǎng)，2017年將達(dá)到7 400億元人民幣，尤其是工業(yè)機(jī)械和汽車行業(yè)。

1　防振橡膠的特點(diǎn)

1)基體材料多為填充天然橡膠(natural rubber，NR)材料。橡膠是一種近似不可壓縮、高彈性和具有非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的聚合物，由于填充物(如炭黑、硫磺等)的加入，增加了其非線性特性。NR橡膠是一種典型的具有拉伸應(yīng)變結(jié)晶效應(yīng)的橡膠材料。

2) 防振橡膠發(fā)生疲勞破壞的部分多為其基體橡膠材料。通過(guò)硫化工藝和黏結(jié)工藝，防振橡膠材料和金屬之間形成的黏合層黏合強(qiáng)度一般高于橡膠本身的強(qiáng)度，因此在機(jī)械載荷作用下，防振橡膠元件的失效通常不是由于橡膠和金屬之間的撕裂破壞，而是由于基體橡膠材料發(fā)生疲勞破壞而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的功能性失效。

3) 防振橡膠承受較大的預(yù)載，同時(shí)長(zhǎng)期承受復(fù)雜的多軸載荷作用，表現(xiàn)出復(fù)雜的疲勞失效行為和材料性能退化特征。

2　對(duì)防振橡膠材料疲勞特性研究難點(diǎn)

1) 分析防振橡膠元件所處的多軸疲勞載荷工況，開展相應(yīng)的多軸疲勞試驗(yàn)。實(shí)際的多軸疲勞載荷至少有2個(gè)方向的應(yīng)力獨(dú)立隨時(shí)間變化，其變化可以是同相位、比例的，也可以是非同相位、非比例的[2]。相對(duì)于單軸疲勞而言，多軸疲勞無(wú)論在力學(xué)、試驗(yàn)研究乃至物理機(jī)制方面都更為復(fù)雜。要開展多軸載荷工況下防振橡膠的疲勞試驗(yàn)，需要較復(fù)雜的多軸疲勞試驗(yàn)設(shè)備和進(jìn)行大量的試驗(yàn)測(cè)試研究。

2) 防振橡膠材料在多軸疲勞載荷作用下，表現(xiàn)出復(fù)雜的非線性力學(xué)行為，如Mullins效應(yīng)、循環(huán)應(yīng)力軟化等。Mullins效應(yīng)是指材料在某恒定應(yīng)變載荷下，一次加載-卸載后再重復(fù)加載到給定應(yīng)變時(shí)出現(xiàn)的應(yīng)力變小的現(xiàn)象，又稱應(yīng)變引起的應(yīng)力軟化(strain-induced stress softening)現(xiàn)象[3]；循環(huán)應(yīng)力軟化是指當(dāng)對(duì)已消除Mullins效應(yīng)后的試件進(jìn)行循環(huán)加載時(shí)，在材料疲勞失效前期出現(xiàn)的應(yīng)力軟化現(xiàn)象[4]。由于多軸疲勞載荷的作用、以及復(fù)雜的非線性力學(xué)行為，橡膠材料的疲勞特性與其微觀損傷之間關(guān)系密切且復(fù)雜。

3)防振橡膠結(jié)構(gòu)形式多樣、材料組成成分多異，其抗疲勞性能的實(shí)現(xiàn)往往靠反復(fù)設(shè)計(jì)、制造和大量的試驗(yàn)才可能達(dá)到。雖然橡膠材料的單軸疲勞理論常被用來(lái)預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單載荷作用下簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的防振橡膠元件的疲勞特性，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的防振橡膠多軸復(fù)雜載荷下的疲勞特性，目前還沒(méi)有一個(gè)普遍令人滿意的多軸疲勞特性預(yù)測(cè)方法。

3　橡膠材料疲勞特性研究方法

目前用于研究橡膠材料疲勞問(wèn)題建模的方法主要有3種：1) 基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的裂紋萌生法；2) 基于斷裂力學(xué)的裂紋擴(kuò)展方法；3) 基于連續(xù)損傷力學(xué)(continuum damage mechanics, CDM)的疲勞損傷法。

3.1裂紋萌生法

裂紋萌生法認(rèn)為橡膠材料某一點(diǎn)的應(yīng)力或應(yīng)變歷程決定其疲勞壽命，通過(guò)建立與應(yīng)力、應(yīng)變有關(guān)的疲勞損傷參量與疲勞壽命之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，來(lái)對(duì)材料進(jìn)行壽命的計(jì)算。疲勞損傷參量(通常與材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)有關(guān))的合理選擇是采用裂紋萌生法進(jìn)行橡膠疲勞壽命預(yù)測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。用于描述橡膠在單軸疲勞載荷下的疲勞損傷參量較多，筆者及其合作者前期已對(duì)常見的疲勞損傷參量(最大主應(yīng)變、八面體切應(yīng)變、應(yīng)變能密度)與單軸載荷下防振橡膠材料疲勞壽命的關(guān)系進(jìn)行了分析驗(yàn)證和對(duì)比[5]。但是，這些評(píng)價(jià)參數(shù)對(duì)多軸載荷下橡膠材料疲勞壽命的預(yù)測(cè)能力是有限的[6]。

為了描述橡膠多軸疲勞損傷，MARS等[6]、SAINTIER等[7]、VERRON等[8-9]和AYOUB等[10]開展了一系列的研究工作，并且各自提出了橡膠多軸疲勞損傷參量。MARS等[6]提出了能表征橡膠開裂方位和疲勞損傷的能量參數(shù)——開裂能密度(cracking energy density, CED)，隨后基于該理論開發(fā)了Endurica這一專門用于計(jì)算橡膠疲勞壽命的分析軟件。SAINTIER等[7]應(yīng)用臨界面法(critical plane approach) 提出了預(yù)測(cè)橡膠多軸疲勞裂紋萌生壽命的應(yīng)力參數(shù)。VERRON等[8-9]提出利用Eshelby張量的特征值來(lái)描述橡膠類材料多軸疲勞損傷；同時(shí)他們的研究成果也印證了MARS等[6]從宏觀角度研究橡膠材料疲勞裂紋萌生的思想：認(rèn)為開裂能密度是更適合描述橡膠多軸疲勞的參數(shù)。上述典型的3種用來(lái)分析橡膠萌生壽命的多軸疲勞損傷參量都是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論得到的，基于這些損傷參量的疲勞預(yù)測(cè)模型由恒幅載荷擴(kuò)展到變幅載荷時(shí)，都需要選擇合適的損傷累積律(目前大多數(shù)選擇簡(jiǎn)單的Miner線性累積準(zhǔn)則)。

不同于以上的力學(xué)分析角度，法國(guó)學(xué)者AYOUB等[10]基于連續(xù)損傷力學(xué)理論提出了橡膠的多軸疲勞損傷參量——等效應(yīng)力，并且通過(guò)分析MARS等[6]提出的開裂能密度，在等效應(yīng)力的推導(dǎo)中采用了開裂能密度來(lái)表征損傷材料的應(yīng)變能釋放率。與此同時(shí)，AYOUB等[10-11]聲明：基于連續(xù)損傷力學(xué)提出的疲勞損傷參量是同時(shí)考慮了損傷累積，因此由恒幅載荷擴(kuò)展到變幅載荷時(shí)不需要選擇疲勞損傷累積律。

國(guó)內(nèi)對(duì)防振橡膠疲勞特性的研究起步相對(duì)較晚，其中基于裂紋萌生法的研究工作較多。汪艷萍[12]對(duì)2種配方的橡膠材料進(jìn)行兩軸疲勞試驗(yàn)和表面裂紋分析，基于金屬疲勞理論，利用已有疲勞壽命計(jì)算模型對(duì)測(cè)試得到的疲勞數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，進(jìn)而提出了一種新的模型，可以較好地預(yù)測(cè)所試驗(yàn)對(duì)象的疲勞特性。姜莞[13]對(duì)商用車動(dòng)力總成懸置疲勞壽命進(jìn)行了研究，且選用的疲勞損傷參量是最大主應(yīng)變。姜紀(jì)鑫等[14]借助MSC.Marc有限元軟件，選用最大主格林-拉格朗日應(yīng)變?yōu)槠趽p傷參量，預(yù)測(cè)了某發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠懸置元件的疲勞壽命；王鑫等[15]也利用最大主格林-拉格朗日應(yīng)變較好地預(yù)測(cè)了某轉(zhuǎn)向架軸箱橡膠節(jié)點(diǎn)的疲勞壽命。丁智平等[16]結(jié)合材料的S-N曲線和LUO等[17]提出等效應(yīng)力參數(shù)對(duì)某變剛度橡膠球鉸的疲勞壽命進(jìn)行了有效的預(yù)測(cè)。SHANGGUAN等[18]將等效應(yīng)力參數(shù)應(yīng)用到某動(dòng)力總成橡膠懸置的疲勞壽命預(yù)測(cè)中，并與應(yīng)變能密度和最大主格林-拉格朗日應(yīng)變的預(yù)測(cè)效果進(jìn)行了對(duì)比。研究結(jié)果表明，等效應(yīng)力參數(shù)可以較好地用來(lái)預(yù)測(cè)該動(dòng)力總成橡膠懸置的疲勞壽命。王文濤等[19]基于線性疲勞累積損傷原理，提出張量形式橡膠疲勞壽命公式，通過(guò)試樣疲勞試驗(yàn)，以最小二乘法原理擬合拉伸與剪切的疲勞壽命公式，對(duì)車用變速箱懸置與發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)研究。

近年來(lái)，隨著橡膠疲勞軟件(如Endurica)的推廣，基于開裂能密度為疲勞損傷參量的壽命預(yù)測(cè)方法逐漸在國(guó)內(nèi)引起重視。李志超等[20]和金狀兵[21]基于開裂能密度和裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)相結(jié)合的方法，有效地預(yù)測(cè)了某軌道車輛囊式空氣彈簧的橡膠支座的疲勞壽命及其開裂方位。常浩等[22]采用類似的方法，基于ABAQUS + Endurica平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)某牽引拉桿橡膠元件疲勞壽命預(yù)測(cè)的目的。李凡珠等[23]以某啞鈴型橡膠試樣為例，闡述了以開裂能密度和材料裂紋擴(kuò)展特性相結(jié)合來(lái)預(yù)測(cè)橡膠疲勞壽命的方法流程。但上述研究對(duì)該方法的關(guān)鍵問(wèn)題之一——如何求開裂能密度的問(wèn)題并沒(méi)有展開詳細(xì)論述。王小莉等[24]研究了不同超彈性本構(gòu)模型下開裂能密度的計(jì)算方法，并結(jié)合橡膠材料的裂紋擴(kuò)展特性，預(yù)測(cè)了某動(dòng)力總成懸置的疲勞壽命與開裂方位。

周煒等[25-26]采用類似等效應(yīng)力參數(shù)[17]的公式，提出了以等效應(yīng)變?yōu)閾p傷參量的壽命預(yù)測(cè)模型，分別預(yù)測(cè)了某牽引拉桿橡膠球鉸的疲勞壽命、以及考慮硫化冷卻效應(yīng)下的某轉(zhuǎn)向架上拉桿球鉸的疲勞壽命。劉建勛等[27]基于大量的臺(tái)架疲勞試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，以橡膠懸架用橡膠彈簧的垂向靜剛度損失率為依據(jù)，建立了臺(tái)架疲勞試驗(yàn)次數(shù)和道路試驗(yàn)里程之間的函數(shù)關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)臺(tái)架疲勞試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)橡膠懸架用橡膠彈簧疲勞壽命的目的。

盡管現(xiàn)在已有一些描述橡膠疲勞萌生壽命的疲勞損傷參量，但由于橡膠配方、載荷工況等方面的不同，這些參量都具有自身的適應(yīng)范圍和局限性，并不能準(zhǔn)確地表征所有橡膠材料及其部件的疲勞特性。同時(shí)，在上述多軸疲勞損傷參量的建立過(guò)程中，僅僅是采用了超彈性模型來(lái)模擬橡膠材料的本構(gòu)行為，忽略了在疲勞過(guò)程中橡膠材料特有的、且與疲勞損傷密切相關(guān)的其他非線性效應(yīng)(如Mullins效應(yīng)、循環(huán)應(yīng)力軟化、永久變形等)。

3.2裂紋擴(kuò)展法

此方法是基于斷裂力學(xué)理論，在給定特定裂紋的初始幾何形狀和能量釋放率歷程的條件下，預(yù)測(cè)該裂紋的擴(kuò)展。表征材料裂紋擴(kuò)展的參數(shù)是能量釋放率(the energy release rate)或撕裂能(tearing energy)[28]，研究?jī)?nèi)容主要是研究橡膠初始裂口的位置、形狀、空間分布和橡膠試件的厚度等因素對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響。

對(duì)橡膠材料疲勞特性的研究集中在20世紀(jì)50—90年代。不同學(xué)者給出了基于不同橡膠試件獲取的橡膠疲勞特性，其中較為重要的成果來(lái)源于GENT等[29]的研究工作。他們通過(guò)對(duì)比不同結(jié)構(gòu)試件的疲勞裂紋擴(kuò)展特性，得出結(jié)論：在單軸載荷工況下，橡膠材料的裂紋擴(kuò)展速率與撕裂能之間的關(guān)系是一種材料屬性，與試件的結(jié)構(gòu)和載荷形式無(wú)關(guān)。

2005年，BUSFIELD等[30]基于FEA(finite element analysis)的斷裂力學(xué)方法和單缺口的純剪試件獲取的橡膠材料裂紋擴(kuò)展特性，對(duì)某變速箱懸置的裂紋擴(kuò)展特性進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并對(duì)人為引入初始裂紋的變速箱懸置進(jìn)行了裂紋擴(kuò)展特性的試驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明，預(yù)測(cè)的變速箱懸置裂紋擴(kuò)展特性位于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的兩倍分散線之內(nèi)。但對(duì)該橡膠部件人為引入初始裂紋的做法在實(shí)際工程實(shí)踐中并不適用，2011年，ASARE等[31]將該方法擴(kuò)展到光滑的橡膠部件疲勞壽命的預(yù)測(cè)中，并分析了溫度對(duì)橡膠部件疲勞特性的影響。但其中初始裂紋的尺寸來(lái)源于有限元計(jì)算中的設(shè)定。隨后，采用文獻(xiàn)中給出的橡膠部件在生產(chǎn)過(guò)程中引入的初始裂紋尺寸，MIRZA等[32]詳細(xì)講述了基于FEA的斷裂力學(xué)方法如何來(lái)預(yù)測(cè)橡膠部件的疲勞壽命，并以此來(lái)指導(dǎo)部件結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn)。

國(guó)內(nèi)基于裂紋擴(kuò)展法開展對(duì)防振橡膠疲勞壽命預(yù)測(cè)的研究工作相對(duì)較少。丁智平等[33]采用類似BUSFIELD[30]的研究思路，對(duì)某橡膠彈性減振元件的裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè)，趙銳等[34]采用丁智平等[33]的裂紋擴(kuò)展模型預(yù)測(cè)了某聚氨酯橡膠摩擦輪的疲勞壽命。楊榮華等[35]利用純剪試樣裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)獲得了材料裂紋擴(kuò)展特性，并基于等效應(yīng)力近似計(jì)算了橡膠球鉸的單位撕裂能，采用丁智平等[33]的裂紋擴(kuò)展模型預(yù)測(cè)了某橡膠球鉸的裂紋擴(kuò)展壽命。上官文斌等[36]則是關(guān)注研究橡膠疲勞裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)的處理方法及其擴(kuò)展模型的建立方法，還未應(yīng)用到具體橡膠部件的壽命預(yù)測(cè)中。

盡管已有一些基于裂紋擴(kuò)展法對(duì)橡膠材料及其部件壽命預(yù)測(cè)的研究，但是上述方法應(yīng)用到橡膠部件壽命計(jì)算時(shí)的共同難點(diǎn)是：須已知造成結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品最終發(fā)生疲勞破壞的裂紋初始尺寸、位置和狀態(tài)等信息。當(dāng)裂紋的初始信息已知時(shí)，每一種可能的疲勞失效模式需要特定的網(wǎng)格和分析要求，而且每一次的網(wǎng)格只能適用于給定尺寸和大小的裂紋。

3.3疲勞損傷法

連續(xù)損傷力學(xué)理論最初由KACHANOV[37]在20世紀(jì)50年代提出，并用此成功解釋了材料的蠕變損傷；隨后該方法被用來(lái)預(yù)測(cè)金屬材料的疲勞損傷。然而直到21世紀(jì)初，連續(xù)損傷力學(xué)理論才被用來(lái)研究橡膠這類大變形材料的疲勞損傷。2002年，WANG等[38]最先基于連續(xù)損傷力學(xué)方法開展了某NR橡膠疲勞損傷和壽命預(yù)測(cè)的研究工作，研究對(duì)象是簡(jiǎn)單的橡膠拉伸試件，并采用的是簡(jiǎn)單的超彈性本構(gòu)模型。但在此后的近十年中，這個(gè)方法幾乎無(wú)人問(wèn)津。直到2010年，該方法才被人們重新重視起來(lái)。法國(guó)的AYOUB等[39]在WANG等[38]的工作基礎(chǔ)上，采用Ogden本構(gòu)的一般形式描述橡膠材料的超彈性本構(gòu)行為，并將連續(xù)損傷力學(xué)的疲勞損傷方法推廣到某丁苯橡膠(SBR)的多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)中。隨后在2011年，AYOUB 等[10]在另一項(xiàng)研究報(bào)道中，結(jié)合MARS等[6]基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)提出的疲勞損傷參數(shù)(CED參數(shù))，改進(jìn)了他們?cè)谖墨I(xiàn)[39]中的疲勞損傷模型，并且對(duì)簡(jiǎn)單的變幅值、多軸載荷下SBR橡膠的疲勞壽命特性進(jìn)行了有效預(yù)測(cè)。2014年，國(guó)內(nèi)學(xué)者丁智平等[40]基于WANG等[38]的損傷模型的工作，較好地預(yù)測(cè)了某轉(zhuǎn)臂橡膠彈性球鉸的疲勞壽命。

基于連續(xù)損傷力學(xué)方法的固有屬性，基于連續(xù)損傷力學(xué)的損傷模型是同時(shí)包含了損傷累積準(zhǔn)則和疲勞損傷參量的內(nèi)容，當(dāng)由恒幅載荷為變幅載荷時(shí)，不需要選擇疲勞損傷累積律(傳統(tǒng)的疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，如基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的裂紋萌生法，需選擇一種合適的疲勞損傷累積律)。因此，基于連續(xù)損傷力學(xué)的疲勞損傷模型便于擴(kuò)展到更復(fù)雜疲勞載荷下橡膠材料和結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和壽命預(yù)測(cè)中[11]。

4　結(jié)　論

1)橡膠材料的疲勞壽命研究方法包括疲勞裂紋萌生法、疲勞裂紋擴(kuò)展法和疲勞損傷法3類。工程上多采用基于橡膠材料S-N曲線的疲勞裂紋萌生法進(jìn)行壽命預(yù)估；以開裂能密度為疲勞損傷參量的裂紋萌生法被證明在多軸條件下具有更好的適用性。

2)用于評(píng)價(jià)橡膠疲勞特性的疲勞損傷參量，主要是基于超彈性模型計(jì)算得到的，未考慮橡膠材料在疲勞載荷作用下特有的粘彈性等非線性特性(如Mullins效應(yīng)、永久變形、循環(huán)應(yīng)力軟化等)。疲勞載荷下橡膠本構(gòu)行為的精確建模是搭建更為準(zhǔn)確的壽命模型的重要環(huán)節(jié)之一。

3)目前已建立的橡膠多軸疲勞壽命模型大多需要選擇合適的疲勞損傷累積律才能擴(kuò)展到變幅值多軸載荷工況下的壽命預(yù)測(cè)中。基于連續(xù)損傷力學(xué)方法的固有屬性，當(dāng)由恒幅載荷擴(kuò)展變幅載荷時(shí)，不需要選擇疲勞損傷累積律。因此，基于連續(xù)損傷力學(xué)的疲勞損傷模型便于擴(kuò)展到更復(fù)雜疲勞載荷下橡膠材料和結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和壽命預(yù)測(cè)中。

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A review on fatigue life prediction methods for anti-vibration rubber materials

WANG Xiaoli1,2

(1.School of Automotive Engineering, Guangdong Polytechnic Normal University，Guangzhou, Guangdong 510665, China；2.School of Mechanical and Automotive Engineering，South China University of Technology，Guangzhou, Guangdong 510640, China)

Anti-vibration rubber, because of its superior elasticity, plasticity, waterproof and trapping characteristics, is widely used in the automotive industry, national defense, construction and other fields. The theory and technology of predicting fatigue life is of great significance to improve the durability design and manufacturing of anti-vibration rubber products. According to the characteristics of the anti-vibration rubber products in service, the technical difficulties for analyzing fatigue properties of anti-vibration rubber materials are pointed out. The research progress of the fatigue properties of rubber materials is reviewed from three angles including methods of fatigue crack initiation, fatigue crack propagation and fatigue damage accumulation. It is put forward that some nonlinear characteristics of rubber under fatigue loading, including the Mullins effect, permanent deformation and cyclic stress softening, should be considered in the further study of rubber materials. Meanwhile, it is indicated that the fatigue damage accumulation method based on continuum damage mechanics might be more appropriate to solve fatigue damage and life prediction problems for complex rubber materials and structures under fatigue loading.

plastics, rubber and fiber; fatigue life; crack nucleation; crack growth; fatigue damage

1008-1542(2016)04-0329-06

10.7535/hbkd.2016yx03002

2015-12-11；

2016-01-05；責(zé)任編輯：張軍

國(guó)家自然科學(xué)基金(51505091)；廣東省自然科學(xué)基金(2014A030310125)；中國(guó)博士后科學(xué)基金(2015M572305)

王小莉(1986—)，女，湖北天門人，講師，博士，在站博士后，主要從事汽車疲勞耐久特性和汽車振動(dòng)控制方面的研究。

E-mail:xlwang55@163.com

TQ333; TB39

A

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