杂志俱乐部2008年11月1日主题:类橡胶材料的力学行为

类橡胶材料是准线性固体聚合物的通称。它包括天然弹性体(如天然橡胶)(NR)，以及合成物，例如丁苯橡胶(SBR)，也适用于其他大应变弹性材料，如热软化热塑性塑料(特别适用于吹塑模拟)，但也适用于生物材料，如肌肉、肌腱、血管(参见例子)这本书）.

理解它们的行为的关键是这些材料所涉及的弹性性质:弹性主要是熵的。它通常被称为"熵弹性"和"橡胶的弹性，在大应变的一般框架下推导了本构方程超弹性(通常这些材料被认为是均匀的、各向同性的、不可压缩的和有弹性的)。然而，这些材料，尤其是天然橡胶的力学响应是非常复杂的:它们表现出应力软化、长期粘弹性、初始或诱导的各向异性、滞后、体积变化……

本社将分为两部分:

第一部分:经典结果的回顾

第一部分着重于这些材料的经典本构方程。我建议你对天然橡胶的复杂行为进行简短的回顾，并在附件中提供一些建模参考书目Rubber_stateoftheart_journalclub.pdf并对之前发表在Imechanica (万博manbetx平台链接）.

考虑到这些研究，我们可以讨论本构方程的相关性，以及在设计中应该期望从它们得到什么。

第2部分:热门话题

在第二部分中，我选择突出三个可以由机械师研究的主题。万博体育平台

第一个是工程问题:弹性体疲劳寿命的预测。例如，它在汽车工业中具有重要意义，因为实际的仿真工具可以令人满意地预测橡胶部件在使用载荷条件下的应力和应变历史，但使用这些结果来估计部件的疲劳寿命仍然是一个关键问题。下面的论文对这个问题进行了全面的回顾，突出了两种主要方法:疲劳裂纹扩展问题(考虑轮胎)和疲劳裂纹成核问题(考虑发动机和排气支架等抗振动系统)。

Mars, w.v.， Fatemi, A.，橡胶疲劳分析方法的文献调查。Int。j .疲劳，24[j]， 2002。

第二个主题涉及裂纹扩展，特别是其物理性质。即使断裂力学成功地应用于类橡胶材料，一些特殊现象也没有得到很好的理解。我建议你讨论最近的一篇论文，其中作者进行了实验，以解释从直线裂缝到波浪裂缝的转变，并描述相应的不稳定性。

Deegan, rd, Petersan, P.， Marder, M.和Swinney, H.L.，橡胶中的振荡断裂路径，理论物理。启。，88， 14304, 2002。关于这个主题的论文数量可以在链接。

第三个主题是天然橡胶，特别是应变诱导结晶现象。更准确地说，下面两篇文章给出了在单轴加载周期中结晶和熔化的实时测量结果。实验采用WAXS测量法。NR的滞后响应与这一现象直接相关，两位作者都提出了物理理论来解释这一现象。我相信这个应变相变问题可以引出有趣的本构方程。

Toki, S.， Fujimaki, T.，和Okuyama, M.，用广角x射线衍射技术实时检测天然橡胶的应变诱导结晶，聚合物，41， 5423-5429, 2000。

Trabelsi, S, Albouy, p - a。，and Rault, J., Crystallization and melting processes in vulcanized stretched Natural Rubber,大分子，36， 7624 - 7639, 2003。