类橡胶材料微观结构橡胶制品的几何形状研究显微镜
类橡胶材料的机械疲劳可以表述为材料在动态载荷或形变作用下，
裂纹缓慢增长而导致的物理机械性能逐渐下降的现象。较明显
的变化是硬度逐渐降低。持续的静态载荷导致弹性体发生应力松
弛，在大多数无定形弹性体中产生时间依赖性的开裂，而这种开裂
通常在天然橡胶中不会发生。在定载荷作用下，天然橡胶结晶，晶
粒显著地阻止了裂纹的进一步扩展。疲劳过程中会发生多种原子和
分子的作用，虽然这些作用在金属中得到了广泛的研究，但到目前
为止，由于橡胶复杂的结构，只能将其作为一个整体来研究它的疲
劳性能。因此，橡胶的疲劳特性在很大程度上仍然是经验性的，惟
一不同的是机械疲劳存在一个应力极限值，低于这个应力值，在任
何可观察的时间范围内都不会出现橡胶的机械疲劳破坏。
橡胶疲劳和断裂
特别强调了缺陷发展造成的破坏、测试和材料
参数的重要性以及断裂力学的应用，利用断口显微分
析推断疲劳断裂的微观结构。交联橡胶实际上没有塑性变形，因此
其疲劳断裂的主要类型是脆性断裂。
橡胶产生疲劳裂纹的主要因素有机械力、热、环境因素(氧、
臭氧和紫外线)以及化学因素(如油、酸性汽油等)。典型的疲劳
破坏有轮胎中帘线层的分离以及电动机衬套和悬空轴衬的破坏。环
境开裂通常表现为小的表面裂纹。橡胶中常加人防老剂(如抗氧剂
和抗臭氧剂)以减缓环境裂纹的产生，炭黑加入橡胶中可以屏蔽紫
外线并提高橡胶的力学性能。
臭氧开裂不同于光照开裂，光照开裂的分布是随机的，而臭氧
开裂通常垂直于应力方向增长。臭氧开裂能否发展为机械开裂取决
于橡胶中的组分、使用过程中的负荷以及制品的几何形状(花纹)。
许多橡胶制品(如天然橡胶桥梁支座)的表面形成了臭氧开裂，但
由于其尺寸较大，仍能继续使用50年以上。而且，这种制件通常
同时受压缩和剪切作用，因此内部缺乏可导致臭氧裂纹扩展所必需
的拉仲应力。
