ICS 83.060 CCS G 40
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T41941—2022
硫化橡胶 疲劳裂纹扩展速率的测定
Rubber,vulcanized-Measurement of fatigue crack growth rate
(IS027727:2008,MOD)
2022-12-30发布
2023-04-01实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会 发布 GB/T 41941—2022
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用ISO27727：2008《硫化橡胶疲劳裂纹扩展速率的测定》。 本文件与ISO27727：2008的技术差异及其原因如下：
增加了本文件适用范围（见第1章），以适应我国标准化要求；用我国标准化文件GB/T2941替换了ISO23529（见5.3、5.4、6.3、6.4和7.1），以适应我国标准化要求；增加了一种试样类型（见6.1中的B型)，以配合目前试验设备的多种夹持方式。
本文件做了下列编辑性改动：
增加了注“如有需要，在试样上标注出压延方向。”（见6.5）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国石油和化学工业联合会提出。 本文件由全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会通用试验方法分技术委员会（SAC/TC35/SC2)
归口。
本文件起草单位：上海法森检测技术有限公司、山东玲珑轮胎股份有限公司、贵州轮胎股份有限公司、三角轮胎股份有限公司、杭州朝阳橡胶有限公司、双星集团有限责任公司、赛轮集团股份有限公司、 双钱集团上海轮胎研究所有限公司、安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司、北京市科学技术研究院分析测试研究所（北京市理化分析测试中心）、易瑞博科技（天津)有限公司、北京化工大学、大象材料科技（上海）有限公司、高铁检测仪器（东莞）有限公司、泰州市罡杨橡塑有限公司、广州市科唯仪器有限公司、 北京橡胶工业研究设计院有限公司。
本文件主要起草人：龚剑鸣、张志远、张丽杰、刘建月、苏巨桥、李杰、徐艺、严文利、戴仲娟、金振、 郭菲、黄权泽、张伟、董文武、张玲艳、刘治江、吴咸鹤、郭霞、高峡、王昊、穆龙海、李凡珠、温世鹏、贺灵皓、 李岩磊、门新成、陈韵中、阙智谦、徐劲海、谢更新、李韶杰、谢君芳、孙斯文。
I GB/T41941—2022
硫化橡胶头 疲劳裂纹扩展速率的测定
1范围
本文件描述了测定硫化橡胶在长时间往复疲劳下裂纹扩展速率的方法。裂纹从试样预先割口的尖端开始并逐步扩展，直到最终裂纹达到完全破坏的足够大。使用纯剪切试样，通过监测裂纹在循环加载下的长度变化，以获得裂纹扩展速率，即每次循环裂纹长度的增加。通过改变试样的应变振幅来调整加载在试样上的应变能密度，达到测量不同撕裂能条件下裂纹扩展速率的目的。
本文件适用于硫化橡胶疲劳裂纹扩展速率的测定。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2941 橡胶物理试验方法试样制备和调节通用程序（GB/T2941一2006，ISO23529：2004，
IDT)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
应变能密度 Estrainenergydensity W 当试样处于应变状态时，源于试样变形时所做的功，存储在单位体积试样中的弹性能。 注：单位为焦耳每立方米(J/m"）。
3.2
撕裂能 tearingenergy T 裂口/裂纹在试样中扩展所需的能量。 注：撕裂能以所做的总功与裂纹表面积的比值表示，单位为焦耳每平方米(J/m")。
3.3
应变范围参数 strain-rangeparameter PR (试样在试验过程中始终处于应变状态下)每个循环周期内试样距松弛(零应变)位置的最小距离与
距松弛位置的最大距离的比值。
注：应变范围参数P=dma/dmax，其中d是距松弛位置的最小距离，dmx是距松弛位置的最大距离。
4原理
具有预先割口的纯剪切试样在受到循环加载的过程中，裂纹长度随着形变循环次数的增加而增加。
1 GB/T41941—2022
裂纹长度通过定点监测装置进行测量，与循环次数呈函数对应关系。所测数据经分析处理，得到裂纹扩展速率结果。试样的裂纹扩展速率用撕裂能表征，取决于试样的应变能密度。
5试验仪器
5.1疲劳裂纹扩展速率试验机
一台适用于测量疲劳裂纹扩展速率的往复式恒定位移试验机，如图1所示。试样被夹具固定在一个温控箱内，上夹具与固定在横梁上的力值传感器连接，下夹具与伺服控制驱动装置连接。横梁的高度通过止动环固定，以达到距下夹具预定距离的位置。如有需要，可以通过改变下夹具的位置来获得不同范围内的应力-应变曲线。试样在伺服机构控制的频率和振幅下，承受周期性地循环拉伸。应变范围可以通过调节位于上夹具上方的预应变装置来控制。 5.2图像处理装置
试样裂纹的扩展应通过配有高速相机的图像处理装置进行监测。测试过程中应跟踪测量裂纹的尖端变化，同时记录作为加载循环次数函数的裂纹长度，从而提供裂纹扩展速率。 5.3.温控箱
当测试在特定温度下进行时，如标准实验室温度或GB/T2941规定的其他温度，应使用能够将试样保持在规定测试温度的温控箱（如图1所示）。箱内应设有温度传感器，靠近或位于试样的位置。 5.4厚度和宽度测量仪器
试样厚度和宽度的测量仪器应符合GB/T2941的规定。
2 GB/T 41941—2022
标引序号说明： 1 一上下夹具； 2- 一力值传感器；
横梁；一循环轴；一应变范围控制器；高速CCD相机；一温控箱；一止动环；伺服控制驱动装置。
3
-
5- 6-
7-
8- 9-
图1疲劳裂纹扩展速率试验机示例
6试样
6.1 外形及尺寸
试样应为图2所示的模压条状试样。每个试样的表面应光滑平整，同时中间薄片区域的厚度应均一
试样为下列两种类型之一：
A型：试样条尺寸为200mm长（L）和20mm宽（h。）。为降低边缘效应的影响，长宽比(L/ h。）应不小于10。试样薄片区域的厚度（t。）应小于2mm，上下夹持区域厚度（t）应大于 5 mm;
3 GB/T41941—2022
B型：试样条尺寸为157mm长（L）和13mm宽（h。）。为降低边缘效应的影响，长宽比（L/ h。）应不小于10。试样薄片区域的厚度(t。)应小于2mm。上下夹持区域为圆柱状，圆柱直径 (d)为6mm。
两种类型试样所得试验结果不一定相同，试验结果不可进行比较。
I
A型试样 L
a)
Oy
b）B型试样
图2用于测量疲劳裂纹扩展速率的纯剪切试样形状
6.2试样数量
每种试验条件应至少使用3个试样。 6.3模压与试验的时间间隔
除非因技术原因另有规定，否则应遵守下列要求（见GB/T2941）：
对于所有的试验，模压和试验之间应至少间隔16h。 对于非成品试验，硫化和试验之间的最长间隔应为四周，为确保试验可比，试验宜尽可能在相同的时间间隔后进行。 对于成品试验，硫化和试验之间宜尽可能不超过3个月；在其他情况下，应在收到样品之日起两个月内进行测试。
6.4调节
在硫化和试验之间的间隔期，试样宜尽可能完全避光。 在测量和测试之前，试样应在标准实验室温度下调节至少3h。 如果试验要在标准实验室温度以外的温度下进行，则在试验前应将试样置于试验温度下调节足够
长的时间，以确保其达到试验温度（见GB/T2941）。
4 GB/T41941—2022
Y
X
x
a）由拉伸力测得的应力-应变曲线标引符号说明： X应变； Y—应力。
b) 由回缩力测得的应力-应变曲线
图3通过拉伸力和缩回力测得的应变能密度（W)
8.3 3裂纹扩展测试
将试样置于试验机中，并在选定测试条件下进行循环加载。在进行数据测量之前让机器至少运行 3min，然后使用高速CCD相机监控作为循环次数（n）函数的裂纹长度（c），测量的裂纹长度精确至 10-5m。提前进行图像控制和校准对于确保精确测量裂纹扩展至关重要。根据测量结果，绘制裂纹长度与循环次数的关系曲线，并读出裂纹扩展速率（dc/dn）（即曲线的斜率）。
图4为上述数据曲线的示例，由炭黑（N351)填充的SBR胶料在40℃下使用35%的应变振幅和 1Hz的循环加载频率下测得。
重复上述步骤，测量至少3个不同的应变振幅。
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