輪胎的性能應該用什么來測試最可靠？最簡單的答案一定是路試：把輪胎安裝在車上，在期望的路況中實車測試輪胎性能。

作為技術人員或者管理人員的你，對這個答案肯定不滿意。

主要是因為成本太高--包括經(jīng)濟成本和時間成本。比如要預知一項配方改進對輪胎綜合磨耗性能的影響，直接試做輪胎裝車路試不僅耗時長，成本也相當高。因為不僅要試制輪胎，支付跟蹤測試費用，往往考慮到干擾因素，測試輪胎的樣本量還需要達到一定標準，得出的結果才比較可靠。

因此，探索有效的實驗室測試方法對預測實際的應用性能還是很有意義的。今天我們和大家探討一些常規(guī)的實驗室破壞性測試對實際應用的意義，以及如果要更好地反映實際應用性能，應該如何改進。

1拉伸斷裂試驗

拉伸斷裂試驗是最基本的橡膠力學性能測試方法。可以說有橡膠性能測試的地方就有拉伸斷裂測試。雖然這個方法應用很廣，但如何理解、如何解讀測試結果卻并不是所有人都能很好地運用的。

在拉伸試驗中，試樣會被無限拉伸直至斷裂。于是可以得到模量，斷裂強度和斷裂伸長率。但在實際應用中，幾乎沒有一種橡膠制品是以這種模式損壞的。輪胎在實際應用中的變形率通常不會超過10%，極限條件下也不會超過100%。而拉伸斷裂測試的變形率至少也在300%以上，它測到的材料斷裂強度只能代表極限條件下的拉伸斷裂能。

     實驗室拉伸斷裂測試

材料的斷裂能測試
在實際應用過程中的情形卻是：橡膠發(fā)生較小變形，再恢復，再變形，再恢復…… 如此直至產(chǎn)生裂紋，然后裂紋開始擴展，直至最后疲勞斷裂。 2撕裂試驗相比拉伸斷裂試驗，撕裂試驗更加苛刻。試驗樣品的形狀有多種，例如新月形、直角型、褲型等等。樣品可以帶切口也可以不帶切口，根據(jù)應用需要設計。撕裂試驗的拉伸速率比拉伸試驗要慢得多，這樣可以讓裂口盡量沿著設計的方向擴展。與拉伸斷裂試驗相同，在實際應用中，幾乎沒有一種橡膠制品是以這種極端方式撕裂損壞的。輪胎在實際應用中，橡膠在產(chǎn)生裂紋之后，在周期性應變和應力作用下，裂紋繼續(xù)擴散，不斷發(fā)展，最后由量變到質變，才發(fā)生異常磨損或者切割掉塊而損壞。實驗室的撕裂試驗實際測試的是橡膠在極端條件下抵抗撕裂破壞的能力，應力施加到樣品上直至撕裂完成。

實驗室撕裂測試
3如何接近實際損壞模式？既然實驗室常用的測試方法不能反映實際應用的情況，那人們?yōu)楹芜€要繼續(xù)這些測試呢？當然成本是原因之一，但另外的原因也是這些方法還是可以提供有用的信息。從多角度綜合分析這些信息，我們就可以更好地認識橡膠的特性，去預判橡膠實際應用的性能。有很多公司的高管，其中也包括一些技術高管，問過我這么一個問題：橡膠實驗室為什么要做這么多測試？基于分析，挑幾項重要的做一做是不是更有效率呢？我聽到他們這么問時，心里知道他們是外行，也就不計較了，很多時候還是耐心解釋。橡膠制品特別是輪胎，工況復雜，環(huán)境溫度、濕度、載荷，路面狀況，結構因素等都在影響橡膠最終的性能表現(xiàn)，而且這些因素的排列組合千變?nèi)f化，又怎么能僅僅使用幾個簡單的指標就能預判出橡膠的實際性能表現(xiàn)呢？近年來，Chris Robertson等人經(jīng)過多年研究，開發(fā)出一套利用橡膠疲勞撕裂的方法來預測橡膠的裂紋擴展性能。其基本原理是在疲勞試驗機上測試橡膠樣品的裂紋增長，并采集不同撕裂能密度對應的裂紋增長數(shù)值，得到撕裂能曲線。再把初始撕裂強度作為產(chǎn)生裂紋的閾值T0，作為曲線的起點。在小于此閾值的撕裂能密度下，橡膠能夠承受的曲撓形變次數(shù)理論上是無窮大。大于此閾值而小于臨界撕裂能密度Tc的情況下，橡膠裂紋增長的速度隨撕裂能增大而增大。當撕裂能密度大于或者等于Tc時，橡膠加速破壞。其實，實驗室的撕裂測試就是大于臨界撕裂能密度下膠料快速破壞的情況。該方法從另一個角度，引入周期性應變和撕裂能因素，更加接近輪胎實際裂紋增長的情況，進一步了解橡膠材料的特性。同樣，沒有一種測試能夠完全反映實際應用。期待這項新方法的應用能夠幫助我們建立更好的模型，更加準確地預判某些特定條件下橡膠的抗破壞性能，為我們的配方開發(fā)工作助力。 

橡膠的撕裂能密度曲線

周期應變下橡膠的裂紋擴展 如果您覺得有用，請轉發(fā)給朋友或點擊‘在看’，讓更多人看到。

作者簡介：徐舟波，畢業(yè)于大連理工大學。擁有15年橡膠輪胎行業(yè)技術開發(fā)、技術服務及管理經(jīng)驗。先后就職于米其林公司，?？松梨?，卡博特公司。從事領域涉及橡膠配方開發(fā)，聚合物及補強材料在輪胎及橡膠中的應用開發(fā)，輪胎配方及加工工藝的工業(yè)化，產(chǎn)品質量規(guī)劃，工廠質量改進，技術服務等。曾多次受邀在全國橡膠配方培訓班講課。現(xiàn)擔任卡博特亞太技術中心應用研發(fā)經(jīng)理，首席研究員。