專利名稱：：一種橡塑粘彈性元器件疲勞性能的評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種彈性器件性能的測(cè)試方法。具體來說涉及一種橡塑等粘彈性元器件疲勞性能的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
：對(duì)于諸如懸置、襯套、空氣彈簧、球鉸等汽車用橡膠減振產(chǎn)品，企業(yè)不僅要求產(chǎn)品具有一定的減振性能，更要求產(chǎn)品具有保持減振性能相對(duì)穩(wěn)定的較長(zhǎng)使用壽命。國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)和大多數(shù)企業(yè)通常采用臺(tái)架設(shè)備來模擬動(dòng)態(tài)使用工況，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行疲勞壽命檢測(cè)和考核。通過衡量產(chǎn)品剛度變化，橡膠結(jié)構(gòu)尺寸改變或外觀質(zhì)量下降程度(橡膠表面出現(xiàn)的裂紋、磨損)，這些以間接方式反映減振性能的物理量大小或該物理量達(dá)到規(guī)定值時(shí)的試驗(yàn)周期數(shù)的多少，來評(píng)價(jià)各件樣品的臺(tái)架壽命長(zhǎng)短或判斷產(chǎn)品臺(tái)架疲勞壽命是否滿足設(shè)計(jì)要求。通常結(jié)構(gòu)尺寸的變化做為一種輔助評(píng)價(jià)參數(shù)，一般與剛度參數(shù)或外觀質(zhì)量參數(shù)聯(lián)用。例如，目前通用的汽車橡膠襯套產(chǎn)品疲勞試驗(yàn)方法包括模擬試驗(yàn)工況動(dòng)態(tài)徑向加載40KN土20KN，頻率3HZ;試驗(yàn)周期50萬次；測(cè)定參數(shù)徑向剛度，外觀；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的徑向靜剛度變化《20%，橡膠表面不得出現(xiàn)裂紋。上述檢測(cè)方法較為簡(jiǎn)單實(shí)用，評(píng)價(jià)參數(shù)的測(cè)量難度小，長(zhǎng)期以來做為企業(yè)檢驗(yàn)橡膠減振產(chǎn)品減振性能的動(dòng)態(tài)持久保持力的通行方法而沿用至今。然而，上述檢測(cè)方法誤差較大、易誤判。橡膠產(chǎn)品受其剛度并非線性這一因素及橡膠層長(zhǎng)期受力產(chǎn)生的永久形變的影響，易造成剛度區(qū)間的選取困難及剛度計(jì)算誤差大。此外，各樣品的磨損和表面裂紋狀態(tài)存有差異，對(duì)產(chǎn)品性能影響大小差異未知，并難以定量描述和規(guī)定，所以不方便橫向評(píng)估各樣品之間疲勞耐久性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中以靜剛度變化來反映粘彈性產(chǎn)品疲勞性能所存在的技術(shù)缺陷；提出一種可真實(shí)、準(zhǔn)確反映橡塑粘彈性元器件疲勞性能的評(píng)價(jià)方法。該方法測(cè)試簡(jiǎn)便，精度高，更符合粘彈性產(chǎn)品實(shí)際使用的狀況。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種橡塑粘彈性元器件疲勞性能的評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟A.將所測(cè)試元器件按裝配工藝要求、實(shí)際使用形式及受力狀況安裝在試驗(yàn)夾具中，并將其與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接；B.根據(jù)所測(cè)試元器件的實(shí)際使用要求設(shè)置疲勞試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)周期數(shù)n或能量損耗變化率AE2:試驗(yàn)頻率、動(dòng)載力幅或動(dòng)載振幅；C.啟動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)，對(duì)元器件進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，其中Cl.進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)，在周期性疲勞試驗(yàn)開始后測(cè)量所測(cè)試元器件的表面溫度，在其表面溫度連續(xù)5分鐘內(nèi)波動(dòng)《土2。C時(shí)，機(jī)械調(diào)節(jié)周期完成；C2.機(jī)械調(diào)節(jié)周期后，開始動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，記錄第一個(gè)周期或第一個(gè)周期至相鄰的至少一個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄周期的數(shù)據(jù)或各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件的初始能量損耗E1;C3.按照所設(shè)定的試驗(yàn)周期數(shù)n，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在試驗(yàn)周期數(shù)n到達(dá)時(shí)，記錄第n個(gè)周期或至少第n-l至第n個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄周期的數(shù)據(jù)或各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件達(dá)到所設(shè)定試驗(yàn)周期數(shù)n后的能量損耗E2;或者，按照所設(shè)定的能量損耗變化率AE2指標(biāo)，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，當(dāng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)中第Nx個(gè)周期的能量損耗率AE首次達(dá)到設(shè)定的指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)，以該周期作為所測(cè)試元器件動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)的極限周期數(shù)Nx;D.按照能量損耗變化率計(jì)算公式AEn<(E2-E1)/E1]X100%;計(jì)算得到所測(cè)試元器件到達(dá)試驗(yàn)周期數(shù)n后的能量損耗變化率AEm作為衡量所測(cè)試元器件疲勞性能的指標(biāo)；式中AEn為動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)n個(gè)周期后的能量損耗變化率，El為所測(cè)試元器件初始的能量損耗或平均值，E2為所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)n個(gè)周期時(shí)的能量損耗或平均值?；蛘撸运鶞y(cè)試元器件上能量損耗變化率△E2達(dá)到所設(shè)定指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)的極限周期數(shù)Nx作為衡量所測(cè)試元器件疲勞性能的指標(biāo)，或按照E3二El+AEx公式，以所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期或至少第Nx-l至第Nx個(gè)周期的能量損耗或平均值E3，作為衡量該元器件疲勞性能的指標(biāo)。式中AEx為動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期后的能量損耗變化率，El為所測(cè)試元器件初始的能量損耗或平均值，E3為所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期時(shí)的能量損耗或平均值。眾所周知，橡膠、塑料為粘彈體材料，動(dòng)態(tài)強(qiáng)迫振動(dòng)環(huán)境下，會(huì)吸收部分振動(dòng)能量，造成能量損耗。其特征為應(yīng)力-應(yīng)變曲線中的力學(xué)滯后環(huán)。力學(xué)滯后環(huán)所包容的面積即為能量損耗(詳解介紹可參見GB/T9870.1-2006)。所有橡膠材料減振性能指標(biāo)(如阻尼因子、動(dòng)態(tài)模量等)可從力學(xué)滯后環(huán)以數(shù)學(xué)方式計(jì)算求得。隨振動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行，橡膠材料的狀態(tài)亦發(fā)生改變，以及外界的誘因作用，勢(shì)必導(dǎo)致力學(xué)滯后環(huán)形態(tài)的改變，如坐標(biāo)位置及面積大小(能量損耗)等。本發(fā)明方法提出的是以"能量損耗"作為測(cè)試物理量，通過測(cè)定在規(guī)定試驗(yàn)周期內(nèi)能量損耗變化率，或者是測(cè)定達(dá)到規(guī)定的能量損耗變化量時(shí)的試驗(yàn)周期數(shù)來評(píng)價(jià)不同產(chǎn)品臺(tái)架疲勞試驗(yàn)壽命的方法。橡塑減震產(chǎn)品在臺(tái)架設(shè)備施加的強(qiáng)制振動(dòng)過程中每個(gè)試驗(yàn)周期形成加載、卸載過程可以視為產(chǎn)品吸能、釋能環(huán)節(jié)；進(jìn)行長(zhǎng)期臺(tái)架試驗(yàn)歷程可視為考核產(chǎn)品吸能、釋能狀態(tài)的穩(wěn)定性。由于橡塑材料為粘彈性材料，橡塑產(chǎn)品典型的受力變形曲線如圖1示。圖1中，S1區(qū)域是卸載時(shí)產(chǎn)品釋放的能量，即材料在受力變形后所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能的釋放，S2區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)試驗(yàn)周期的能量損耗，這種能量損耗量值表述產(chǎn)品在此工況下的減震緩沖性能，可以取疲勞試驗(yàn)前后幾個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)能量損耗的平均值作為考核產(chǎn)品疲勞性能的基點(diǎn)。損耗的大部分能量以橡膠生熱釋放掉，少部分能量造成橡膠分子鏈"斷裂"和"滑移"，使橡膠層產(chǎn)生永久形變，宏觀表現(xiàn)為橡膠老化、開裂，結(jié)構(gòu)尺寸變化及剛度的變化。而加載時(shí)外力對(duì)產(chǎn)品所施加的能量S0-S1+S2。隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，S2在坐標(biāo)系中上的位置和大小不斷改變。以上能量損耗的量值可以通過試驗(yàn)設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)計(jì)算，故通過比較不同樣產(chǎn)品在同種工況下能量損耗變化程度可判斷其疲勞性能的品質(zhì)。能量損耗簡(jiǎn)稱E，單位焦耳(J)即1牛米(Nmm)=1000牛毫米(Nmm)。本發(fā)明還可以在步驟A開始前，所測(cè)試元器件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度環(huán)境下至少停放3小時(shí)。本發(fā)明所述步驟A、B、C中所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)為動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)溫度環(huán)境23。C，60±5%RH。本發(fā)明還可以在步驟C中，同時(shí)觀察所測(cè)試元器件的外觀形狀，當(dāng)出現(xiàn)脫膠、開裂現(xiàn)象時(shí)，直接記錄其外觀形狀變化情況，作為衡量該元器件疲勞性能的指標(biāo)。本發(fā)明還可以在步驟C中，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，記錄前三個(gè)相鄰周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)周期n結(jié)束前，記錄相鄰的第n-2至第n個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本發(fā)明還可以在步驟C中按照所設(shè)定的試驗(yàn)周期n指標(biāo)，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在到達(dá)試驗(yàn)周期n時(shí)，記錄第n-2至第n個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件達(dá)到所設(shè)定試驗(yàn)周期n后的能量損耗E2。本發(fā)明還可以在步驟D中，所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)到達(dá)試驗(yàn)周期Nx時(shí)，記錄第Nx-2至第Nx個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件達(dá)到試驗(yàn)周期Nx后的能量損耗E3。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、將能量損耗變化率這一物理量作為粘彈性產(chǎn)品減振疲勞壽命評(píng)價(jià)參數(shù)，其能量損耗變化率數(shù)值與產(chǎn)品疲勞程度的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，而且便于定量分析和比較，可以直接、真實(shí)地反映產(chǎn)品自身內(nèi)在結(jié)構(gòu)的疲勞狀況，準(zhǔn)確地表述其產(chǎn)品的減振緩沖性能，可作為產(chǎn)品質(zhì)量控制的衡量指標(biāo)；2、在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)過程中，可實(shí)時(shí)、直觀地檢測(cè)產(chǎn)品減振性能的變化程度，在產(chǎn)品出現(xiàn)破壞以前，就可以對(duì)其抗疲勞壽命長(zhǎng)短進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，3.可以通過繪制能量損耗——試驗(yàn)周期數(shù)曲線，分析預(yù)測(cè)產(chǎn)品減振疲勞壽命，判斷不同樣品能量損耗變化趨勢(shì)的速率，在產(chǎn)品出現(xiàn)破壞以前，就可以對(duì)其抗疲勞壽命長(zhǎng)短進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，便于對(duì)大量樣品的進(jìn)行快速篩選；4.測(cè)試方法簡(jiǎn)便，精度較高。可以在一次試驗(yàn)測(cè)試過程中同時(shí)獲取能量損耗、動(dòng)剛度、阻尼因子等參數(shù).縮短疲勞壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用，并可全面反映產(chǎn)品的減振性能。5.適于對(duì)各類粘彈性產(chǎn)品進(jìn)行減振性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)，便于橫向評(píng)估各產(chǎn)品之間的抗疲勞性能。圖1是橡膠產(chǎn)品典型的受力變形曲線示意圖；圖2是樣品A疲勞試驗(yàn)中負(fù)荷一位移曲線實(shí)時(shí)跟蹤顯示圖；圖3是樣品A能量損耗數(shù)據(jù)計(jì)算示意圖；圖4是樣品A疲勞試驗(yàn)前后能量損耗對(duì)比圖；圖5是樣品A經(jīng)疲勞試驗(yàn)100萬次后的外形圖片；圖6是樣品B經(jīng)疲勞試驗(yàn)100萬次后的外形圖片；圖7是樣品B進(jìn)行8萬公里道路試驗(yàn)后拆檢的外形圖片；圖8是現(xiàn)有技術(shù)中通過檢測(cè)剛度變化率考核樣品A減振性能的剛度曲線圖。具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。本發(fā)明一種橡塑粘彈性元器件疲勞性能的評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟A.將所測(cè)試元器件按裝配工藝要求、實(shí)際使用形式及受力狀況安裝在試驗(yàn)夾具中，并將其與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接；B.根據(jù)所測(cè)試元器件的實(shí)際使用要求設(shè)置疲勞試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)周期數(shù)n或能量損耗變化率AE2:試驗(yàn)頻率、動(dòng)載力幅或動(dòng)載振幅；C.啟動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)，對(duì)元器件進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，其中CI.進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)，在周期性疲勞試驗(yàn)開始后測(cè)量所測(cè)試元器件的表面溫度，在其表面溫度連續(xù)5分鐘內(nèi)波動(dòng)《士2。C時(shí)，機(jī)械調(diào)節(jié)周期完成；C2.機(jī)械調(diào)節(jié)周期后，開始動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，記錄第一個(gè)周期或第一個(gè)周期至相鄰的至少一個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄周期的數(shù)據(jù)或各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件的初始能量損耗El;C3.按照所設(shè)定的試驗(yàn)周期數(shù)n，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在試驗(yàn)周期數(shù)n到達(dá)時(shí)，記錄第n個(gè)周期或至少第n-1至第n個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄周期的數(shù)據(jù)或各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件達(dá)到所設(shè)定試驗(yàn)周期數(shù)n后的能量損耗E2;或者，按照所設(shè)定的能量損耗變化率AE2指標(biāo)，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，當(dāng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)中第Nx個(gè)周期的能量損耗率△E首次達(dá)到設(shè)定的指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)，以該周期作為所測(cè)試元器件動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)的極限周期數(shù)NX;D.按照能量損耗變化率計(jì)算公式AEn=[(E2-E1)/E1]X100%;計(jì)算得到所測(cè)試元器件到達(dá)試驗(yàn)周期數(shù)n后的能量損耗變化率AEn，作為衡量所測(cè)試元器件疲勞性能的指標(biāo)；式中AEn為動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)n個(gè)周期后的能量損耗變化率，El為所測(cè)試元器件初始的能量損耗或平均值，E2為所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)n個(gè)周期時(shí)的能量損耗或平均值?；蛘撸运鶞y(cè)試元器件上能量損耗變化率AE2達(dá)到所設(shè)定指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)的極限周期數(shù)Nx作為衡量所測(cè)試元器件疲勞性能的指標(biāo)，或按照E3二El+AEx公式，以所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期或至少第Nx-l至第Nx個(gè)周期的能量損耗或平均值E3，作為衡量該元器件疲勞性能的指標(biāo)。式中AEx為動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期后的能量損耗變化率，El為所測(cè)試元器件初始的能量損耗或平均值，E3為所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期時(shí)的能量損耗或平均值。實(shí)施例1以某車型空氣懸架系統(tǒng)用橡膠襯套的開發(fā)試驗(yàn)為例，敘述本發(fā)明在汽車橡膠減震元件中的應(yīng)用情況。(下列所涉及產(chǎn)品均為同配方材料，僅在產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)上存在差異)該橡膠襯套整體壓裝至汽車空氣懸架托臂梁前端的金屬套筒內(nèi)，實(shí)現(xiàn)車架與車橋的柔性聯(lián)接，起承載、緩沖、降噪作用，額定載荷60000牛。采用本發(fā)明方法，按照所設(shè)定的試驗(yàn)周期指標(biāo)，考核不同產(chǎn)品在相同工況下的耐疲勞性能。1-1.試驗(yàn)方法在相同的試驗(yàn)周期下，測(cè)試A、B兩樣品疲勞試驗(yàn)前后能量損耗變化率AE。1-1.1試驗(yàn)設(shè)備MTS810動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)。1-1.2試驗(yàn)參數(shù)試驗(yàn)頻率3Hz，疲勞試驗(yàn)周期1.0Xl()7次。1-1.3動(dòng)載力幅徑向靜載33000牛、徑向動(dòng)載土27000牛1-2.試驗(yàn)步驟1-2.1所測(cè)試元器件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度環(huán)境下至少停放3小時(shí)。將前述橡膠襯套根據(jù)實(shí)際裝車要求安裝在試驗(yàn)夾具中(壓裝速度10毫米/分)，并與動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)上下聯(lián)接頭相接。疲勞試驗(yàn)機(jī)MTS810為動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)溫度環(huán)境23。C，60±5%RH。1-2.2設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)。動(dòng)態(tài)振動(dòng)開始，進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)，經(jīng)測(cè)試在動(dòng)態(tài)振動(dòng)6000次時(shí)所測(cè)試元器件表面溫度波動(dòng)小于36士2t:且持續(xù)時(shí)間以達(dá)5分鐘，這時(shí)，視為機(jī)械調(diào)節(jié)周期完成。1-2.3動(dòng)態(tài)振動(dòng)6000次后開始疲勞試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，記錄前三個(gè)相鄰周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為元器件的初始能量損耗E1。由于試驗(yàn)設(shè)備存在一定的誤差，導(dǎo)致曲線在其峰值或谷值部分不能完全重合，而這種誤差對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響是極其細(xì)微的，可通過人為手段將曲線完全閉合。參見圖2、圖3。1-2.4疲勞試驗(yàn)周期1.0X1()7次。1-2.5觀察所測(cè)試元器件的外觀形狀，當(dāng)出現(xiàn)脫膠、開裂現(xiàn)象時(shí)，直接記錄其外觀形狀變化情況，作為衡量該元器件疲勞性能的指標(biāo)。1-2.6疲勞試驗(yàn)結(jié)束，在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)周期n結(jié)束前，記錄相鄰的第n-2至第n個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)。即記錄疲勞試驗(yàn)最后的第1.0X107-21.0Xl()7個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為元器件的初始能量損耗E2。1-2.7數(shù)據(jù)處理。樣品A疲勞試驗(yàn)前三個(gè)相鄰周期的能量損耗E11=8.18J、E12L21J、E13=8.15J。疲勞試驗(yàn)前能量損耗的平均值E1:El=(E11+E12+E13)/3El=(8.18+8.21+8.15)/3=8.180疲勞試驗(yàn)結(jié)束前三個(gè)相鄰周期的能量損耗E21=7.26J、E21=7.31J、E21=7.36J。疲勞試驗(yàn)后能量損耗的平均值E2:E2=(E21+E22+E23)/3E2=(7.26+7.31+7.36)/3=7.310疲勞試驗(yàn)前后能量損耗變化率AEn:AErK(E2-E1)/E1]X100%=[(7.310-8.180)/8.180]X100%=-10.64%樣品A疲勞試驗(yàn)前后能量損耗對(duì)比見圖4，Al為疲勞試驗(yàn)前能量損耗閉合曲線，A2為疲勞試驗(yàn)前能量損耗閉合曲線。其外觀狀況參見圖5。樣品B疲勞試驗(yàn)前能量損耗E11=7.03J、E12=7.01J、E13=6.99J。疲勞試驗(yàn)前三個(gè)相鄰周期能量損耗的平均值El:El=(E11+E12+E13)/3El=7.03+7.01+6.99=7.010疲勞試驗(yàn)結(jié)束前三個(gè)相鄰周期的能量損耗E21=6.94J、E22=6.96J、E23=6.91J。疲勞試驗(yàn)后能量損耗的平均值E2:E2=(E21+E22+E23)/3E2=(6.94+6.96+6.91)/3=6.937疲勞試驗(yàn)前后能量損耗變化率AEn:△En=[(E2-E1)/E1]X100%=[(6.937-7.010)/7.010]X100%=-1.04%其外觀狀況參見圖6。1-3.分析樣品A、B動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)前后外觀如圖5、圖6所示。即在相同試驗(yàn)周期下，樣品A表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損破壞，相應(yīng)能量損耗變化率AEn的數(shù)值也較大；樣品B表面質(zhì)量較好，只存在反復(fù)壓縮而造成輕微塑性變形(壓痕)，相應(yīng)能量損耗變化率AEn數(shù)值也較小。根據(jù)能量損耗變化率AEn評(píng)價(jià)結(jié)果，判定樣品B在同種試驗(yàn)條件下動(dòng)態(tài)疲勞壽命高。另對(duì)樣品B同批產(chǎn)品進(jìn)行8萬公里道路試驗(yàn)后拆檢，其產(chǎn)品外觀如圖7所示，表面質(zhì)量較好，只有輕微塑性變形(壓痕)，證明該產(chǎn)品的能量損耗量較小，尚未達(dá)到動(dòng)態(tài)疲勞的使用壽命，也驗(yàn)證了本發(fā)明方法實(shí)際運(yùn)用效果較為理想。實(shí)施例22-1試驗(yàn)方法按照所設(shè)定的能量損耗變化率AEx指標(biāo)，測(cè)試A、B兩樣品在相同工況下的達(dá)到疲勞極限即能量損耗變化率AEx指標(biāo)時(shí)的試驗(yàn)周期數(shù)Nx。2-1.1試驗(yàn)設(shè)備MTS810動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)。2-1.2試驗(yàn)參數(shù)試驗(yàn)頻率3Hz，A、B兩樣品達(dá)到疲勞極限的能量損耗變化率AE^土亂2-1.3動(dòng)載力幅徑向靜載33000牛、徑向動(dòng)載士27000牛2-2試驗(yàn)步驟2-2.1與實(shí)施例1中的1-2.1步驟相同。2-2.2設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)與實(shí)施例1中的步驟1-2.2相同。2-2.3動(dòng)態(tài)振動(dòng)6000次后開始疲勞試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，記錄前三個(gè)相鄰周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試樣品的初始能量損耗E1。由于試驗(yàn)設(shè)備存在一定的誤差，導(dǎo)致曲線在其峰值或谷值部分不能完全重合，而這種誤差對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響是極其細(xì)微的，可通過人為手段將曲線完全閉合。參見圖2、圖3。2-2.4開始進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，并設(shè)置疲勞試驗(yàn)終止點(diǎn)E3=El+AEx，AEx=±10%。2-2.5與實(shí)施例1中1-2.5的步驟相同。2-2.6當(dāng)能量損耗變化AE達(dá)到士l(^時(shí)的試驗(yàn)周期數(shù)Nx作為樣品的極限周期數(shù)，并記錄到達(dá)極限周期數(shù)Nx時(shí)，第Nx-2至第Nx個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2-2.7數(shù)據(jù)處理。樣品A疲勞試驗(yàn)前三個(gè)相鄰周期的能量損耗Ell=8.18J、E12=8.21J、E13=8.15J。疲勞試驗(yàn)前能量損耗的平均值El:El=(E11+E12+E13)/3El=(8.18+8.21+8.15)/3=8.180到達(dá)疲勞試驗(yàn)終止點(diǎn)時(shí)三個(gè)相鄰周期的能量損耗E31=8.18+0.818=8.998，E32=8.18-0.818=7.362，AEx=±0.818到達(dá)疲勞試驗(yàn)終止點(diǎn)7.362J時(shí)。記錄疲勞極限周期996842次樣品B疲勞試驗(yàn)前能量損耗Ell=7.03J、E12=7.01J、E13=6.99J。疲勞試驗(yàn)前三個(gè)相鄰周期能量損耗的平均值El:El=(E11+E12+E13)/3El=7.03+7.01+6.99=7.010到達(dá)疲勞試驗(yàn)終止點(diǎn)時(shí)三個(gè)相鄰周期的能量損耗E31=7.010+0.701=7.711，E32二7.010-0.701=6.309，AEx=±0.701到達(dá)疲勞試驗(yàn)終止點(diǎn)6.309J時(shí)。記錄疲勞極限周期2203785次2-3.分析與實(shí)施案例1相同的試驗(yàn)樣品，以能量損耗變化率AE達(dá)到所設(shè)定指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)的極限周期數(shù)Nx作為衡量所測(cè)試元器件疲勞性能的指標(biāo)。通過辨別不同產(chǎn)品能量損耗變化速率，預(yù)測(cè)及量化表征產(chǎn)品疲勞壽命。實(shí)施例33-1.試驗(yàn)方法以通過傳統(tǒng)方法(剛度變化率)測(cè)試實(shí)施例1中樣品A的徑向剛度曲線，用以驗(yàn)證本發(fā)明方法數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。3-1.1試驗(yàn)設(shè)備MTS810動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)或材料試驗(yàn)機(jī)。3-1.2試驗(yàn)參數(shù)試驗(yàn)頻率3Hz，疲勞試驗(yàn)周期1.0X1(T次，試驗(yàn)速度2mm/min、靜態(tài)載荷60000N。3-2.試驗(yàn)步驟3-2.1與實(shí)施例1中1-2.1的步驟相同。3-2.2與實(shí)施例1中1-2.2的步驟相同，3-2.3動(dòng)態(tài)振動(dòng)6000次后開始疲勞試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，測(cè)試并繪制樣品A疲勞試驗(yàn)前后的剛度曲線P1和P2:在試驗(yàn)中，記錄樣品A因負(fù)荷變化而產(chǎn)生的徑向位移量，作出樣品A在疲勞試驗(yàn)前的剛度曲線Pl和樣品A經(jīng)100萬次疲勞試驗(yàn)后的剛度曲線P2。按其負(fù)荷量變化作分別作出G1，G2，G3,G4,G5五個(gè)曲線段。由此得出樣品A靜剛度變化情況見表1:表l<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>3-3.分析:參見圖8和表1，可見橡膠減震產(chǎn)品的剛度呈現(xiàn)非線形特性。在實(shí)際測(cè)試中選取不同的剛度計(jì)算區(qū)間，所得出的試驗(yàn)結(jié)果差異很大。剛度區(qū)間的選擇，嚴(yán)重干擾試驗(yàn)數(shù)據(jù)所反映產(chǎn)品減振性能的真實(shí)性和可信度。而運(yùn)用本發(fā)明能量損耗變化的測(cè)試方法，則可以有效地回避剛度區(qū)間的選擇。而通過考核產(chǎn)品在額定載荷下能量損耗變化的情況來掌握產(chǎn)品的失效程度，有效提高了產(chǎn)品抗疲勞性能測(cè)試的準(zhǔn)確性。權(quán)利要求1.一種橡塑粘彈性元器件疲勞性能的評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括以下步驟A.將所測(cè)試元器件按裝配工藝要求、實(shí)際使用形式及受力狀況安裝在試驗(yàn)夾具中，并將其與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接；B.根據(jù)所測(cè)試元器件的實(shí)際使用要求設(shè)置疲勞試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)周期數(shù)n或能量損耗變化率ΔE2試驗(yàn)頻率、動(dòng)載力幅或動(dòng)載振幅；C.啟動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)，對(duì)元器件進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，其中C1.進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)，在周期性疲勞試驗(yàn)開始后測(cè)量所測(cè)試元器件的表面溫度，在其表面溫度連續(xù)5分鐘內(nèi)波動(dòng)≤±2℃時(shí)，機(jī)械調(diào)節(jié)周期完成；C2.機(jī)械調(diào)節(jié)周期后，開始動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，記錄第一個(gè)周期或第一個(gè)周期至相鄰的至少一個(gè)周期的負(fù)荷-位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄周期的數(shù)據(jù)或各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件的初始能量損耗E1；C3.按照所設(shè)定的試驗(yàn)周期數(shù)n，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在試驗(yàn)周期數(shù)n到達(dá)時(shí)，記錄第n個(gè)周期或至少第n-1至第n個(gè)周期的負(fù)荷-位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄周期的數(shù)據(jù)或各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件達(dá)到所設(shè)定試驗(yàn)周期數(shù)n后的能量損耗E2；或者，按照所設(shè)定的能量損耗變化率ΔE2指標(biāo)，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，當(dāng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)中第Nx個(gè)周期的能量損耗率ΔE首次達(dá)到設(shè)定的指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)，以該周期作為所測(cè)試元器件動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)的極限周期數(shù)Nx；D.按照能量損耗變化率計(jì)算公式ΔEn＝[(E2-E1)/E1]×100％；計(jì)算得到所測(cè)試元器件到達(dá)試驗(yàn)周期數(shù)n后的能量損耗變化率ΔEn，作為衡量所測(cè)試元器件疲勞性能的指標(biāo)；式中ΔEn為動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)n個(gè)周期后的能量損耗變化率，E1為所測(cè)試元器件初始的能量損耗或平均值，E2為所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)n個(gè)周期時(shí)的能量損耗或平均值。或者，以所測(cè)試元器件上能量損耗變化率ΔE2達(dá)到所設(shè)定指標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)的極限周期數(shù)Nx作為衡量所測(cè)試元器件疲勞性能的指標(biāo)，或按照E3＝E1+ΔEx公式，以所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期或至少第Nx-1至第Nx個(gè)周期的能量損耗或平均值E3，作為衡量該元器件疲勞性能的指標(biāo)。式中ΔEx為動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期后的能量損耗變化率，E1為所測(cè)試元器件初始的能量損耗或平均值，E3為所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)至第Nx個(gè)周期時(shí)的能量損耗或平均值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘彈性元器件減振性能的測(cè)試方法，其特征在于-在步驟A開始前，所測(cè)試元器件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度環(huán)境下至少停放3小時(shí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘彈性元器件減振性能的測(cè)試方法，其特征在于-步驟A、B、C中所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)為動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)溫度環(huán)境23'C，60±5%RH。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘彈性元器件減振性能的測(cè)試方法，其特征在于-在步驟C中，同時(shí)觀察所測(cè)試元器件的外觀形狀，當(dāng)出現(xiàn)脫膠、開裂現(xiàn)象時(shí)，直接記錄其外觀形狀變化情況，并以出現(xiàn)脫膠、開裂現(xiàn)象時(shí)的試驗(yàn)周期數(shù)或能量損耗值作為衡量該元器件疲勞性能的指標(biāo)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘彈性元器件減振性能的測(cè)試方法，其特征在于在步驟C中，動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)開始后，記錄前三個(gè)相鄰周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件的初始能量損耗El。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘彈性元器件減振性能的測(cè)試方法，其特征在于在步驟C中按照所設(shè)定的試驗(yàn)周期n指標(biāo)，繼續(xù)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)，在到達(dá)試驗(yàn)周期n時(shí)，記錄第n-2至第n個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器件達(dá)到所設(shè)定試驗(yàn)周期n后的能量損耗E2。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粘彈性元器件減振性能的測(cè)試方法，其特征在于在步驟D中，所測(cè)試元器件經(jīng)動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)到達(dá)試驗(yàn)周期Nx時(shí)，記錄第Nx-2至第Nx個(gè)周期的負(fù)荷一位移閉合曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以所記錄各周期數(shù)據(jù)的平均值作為所測(cè)試元器全文摘要一種橡塑等粘彈性元器件疲勞性能的評(píng)價(jià)方法，通過測(cè)定在規(guī)定試驗(yàn)周期內(nèi)能量損耗變化率，或者是測(cè)定達(dá)到規(guī)定的能量損耗變化量時(shí)的試驗(yàn)周期數(shù)來評(píng)價(jià)不同產(chǎn)品臺(tái)架疲勞試驗(yàn)壽命，其能量損耗變化率數(shù)值與產(chǎn)品疲勞程度的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，而且便于定量分析和比較，可以直接、真實(shí)地反映產(chǎn)品自身內(nèi)在結(jié)構(gòu)的疲勞狀況，準(zhǔn)確地表述其產(chǎn)品的減振緩沖性能，可作為產(chǎn)品質(zhì)量控制的衡量指標(biāo)。測(cè)試方法簡(jiǎn)便，精度較高。縮短疲勞壽命試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約試驗(yàn)費(fèi)用，并可全面反映產(chǎn)品的減振性能。適于對(duì)各類粘彈性產(chǎn)品進(jìn)行減振性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)，便于橫向評(píng)估各產(chǎn)品之間的抗疲勞性能。文檔編號(hào)G01M99/00GK101187615SQ20071016858公開日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年12月4日優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日發(fā)明者偉劉,劉尚順,箐李,丹楊申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車有限公司