橡胶新材料工业 23
高数值。表明同等载荷条件时,HMLS 制品较 HMMS
制品 ( 样品 1,4) 具有更为长时稳定的服役寿命。另外,
据结果可知,帘线捻度对其寿命的影响也不可忽视,
适当提升捻度后的制品 ( 样品 2,5),其服役寿命远
高于低捻度制品 ( 样品 3,6)。
2.2 动态疲劳特性
应用于汽车轮胎的帘线更多的服役场景是动态
变化应力作用状态,因此对于帘线的动态疲劳特性的
评价与研究显得尤为重要。而目前行业内对此工作的
研究还处于起步阶段。本研究中目前所做的工作采用
单一正弦动态往复拉伸,通过测试长时动态疲劳作用
下帘线断裂失效时的循环次数对其动态疲劳进行初
期评价。
图 6 浸胶帘线基准应力 - 疲劳断裂寿命曲线
由图 6 可知,相同振幅条件下,较大动态载荷
( > 77.5% ABL) 时,三种样品的动态循环次数并无
特别悬殊的差异,而在在较小载荷 (75.0% ABL) 时,
HMLS 丝所制备的帘线的循环次数显著高于 HMMS
帘线。固定 80% ABL 载荷,探讨不同振幅条件下帘
线动态疲劳性能的结果显示 ( 图 7),较小振幅 ( < 5%
ABL) 条件下,更易于区分产品的动态疲劳性能。同
条件下,HMMS 帘线的断裂循环次数更高,耐动态
疲劳性能更为优异。
图 7 浸胶帘线振幅 - 疲劳断裂寿命曲线
3 总结
通过模拟应用场景,对不同种类的帘线静态和
动态疲劳测试,初步建立了量化疲劳特性关联的重要
参数、预测帘线的安全服役周期的切实可操作的试验
方案和评价方法。帘线所用原丝的类型是影响其疲劳
特性的关键性因素之一,此外帘线的工艺参数优化也
是提升帘线耐疲劳特性的直接有效途径之一。
骨架材料的疲劳特性是整个橡胶制品安全服役
评价工作中不可或缺的重要一环,而这部分的工作目
前还没有引起整个产业系统应有的重视与投入。作为
帘线生产商的本单位,对此部分工作进行了初步的研
究,并逐渐摸索建立了相应的评价方法。但是作为承
上启下的特定制品材料,需要产业上下游单位密切协
作,特别是下游客户对于相关评价参数、评价指标的
完善化、系统化的建议与协同印证是未来保障此项工
作能够有所进展的关键性因素。
表 4.服役寿命与允许的最大承受载荷关系(%ABL)
样品 NO. 1 年 2 年 5 年 10 年 50 年 100 年
1 67.43 66.01 64.15 62.73 59.46 58.04
2 70.88 69.67 68.06 66.84 64.02 62.80
3 68.01 66.41 64.30 62.70 58.98 57.38
4 64.14 62.73 60.87 59.47 56.21 54.80
5 67.47 66.24 64.61 63.38 60.52 59.29
6 64.61 63.34 61.66 60.39 57.45 56.18
由以上结果(图 5,表 4)可以看出,原丝类型是影响帘线服役寿命的关键因
素之一。对于相同的期望服役寿命所对应的最大承受载荷,HMLS 所制备的捻线
(样品 2)、帘线(样品 5)具有相对于 HMMS 更高数值。表明同等载荷条件时,HMLS
制品较 HMMS 制品(样品 1,4)具有更为长时稳定的服役寿命。另外,据结果可
知,帘线捻度对其寿命的影响也不可忽视,适当提升捻度后的制品(样品 2,5),
其服役寿命远高于低捻度制品(样品 3,6)。
2.2 动态疲劳特性
应用于汽车轮胎的帘线更多的服役场景是动态变化应力作用状态,因此对于
帘线的动态疲劳特性的评价与研究显得尤为重要。而目前行业内对此工作的研究
还处于起步阶段。本研究中目前所做的工作采用单一正弦动态往复拉伸,通过测
试长时动态疲劳作用下帘线断裂失效时的循环次数对其动态疲劳进行初期评价。
0 200000 400000 600000 800000 1000000
76
80
84
88
92
载载(% ABL)
循环次数
样样4
样样5
样样6
振振: 9% ABL
图 6. 浸胶帘线基准应力-疲劳断裂寿命曲线
由图 6 可知,相同振幅条件下,较大动态载荷(>77.5% ABL)时,三种样品
的动态循环次数并无特别悬殊的差异,而在在较小载荷(75.0% ABL)时,HMLS
丝所制备的帘线的循环次数显著高于 HMMS 帘线。固定 80% ABL 载荷,探讨
不同振幅条件下帘线动态疲劳性能的结果显示(图 7),较小振幅(<5% ABL)条件
下,更易于区分产品的动态疲劳性能。同条件下,HMMS 帘线的断裂循环次数
更高,耐动态疲劳性能更为优异。
0 200000 400000 600000 800000 1000000
0
2
4
6
8
10
振振 (% ABL)
循环次数
样样4
样样5
样样6
载载:80% ABL
图 7.浸胶帘线振幅-疲劳断裂寿命曲线
3 总结
通过模拟应用场景,对不同种类的帘线静态和动态疲劳测试,初步建立了量
化疲劳特性关联的重要参数、预测帘线的安全服役周期的切实可操作的试验方案
和评价方法。帘线所用原丝的类型是影响其疲劳特性的关键性因素之一,此外帘
线的工艺参数优化也是提升帘线耐疲劳特性的直接有效途径之一。
骨架材料的疲劳特性是整个橡胶制品安全服役评价工作中不可或缺的重要
一环,而这部分的工作目前还没有引起整个产业系统应有的重视与投入。作为帘
线生产商的本单位,对此部分工作进行了初步的研究,并逐渐摸索建立了相应的
评价方法。但是作为承上启下的特定制品材料,需要产业上下游单位密切协作,
特别是下游客户对于相关评价参数、评价指标的完善化、系统化的建议与协同印
证是未来保障此项工作能够有所进展的关键性因素。
参考文献
[1]金属材料疲劳试验轴向力控制方法:GBT3075-2020[S].北京:中国标准出版社.2020.
[2]纤维增强塑料层合板拉-拉疲劳性能试验方法:GBT16779-2017[S].北京:中国标准出版