橡膠構件的疲勞、應力和應變：設計工程師指南（簡體書）

《橡膠構件的疲勞、應力和應變：設計工程師指南》重點講述彈性體的力學行為，描述橡膠材料的分子結構和微觀構型及其產生宏觀力學行為的機理。《橡膠構件的疲勞、應力和應變：設計工程師指南》的內容涵蓋橡膠材料力學行為特點、測試及其產生的機理；橡膠構件的經驗計算公式，尤其是橡膠金屬層疊軸承的計算和設計；橡膠構件的疲勞計算和測試方法，包括疲勞測試要選用的試樣、對測試數據進行曲線擬合的方法以及如何使用這些方程進行疲勞壽命預測；還介紹了應用有限元方法來確定橡膠構件中易于發生疲勞破壞的應力集中區域等。《橡膠構件的疲勞、應力和應變：設計工程師指南》內容豐富，可讀性和實用性強。

目錄
譯者前言
原著前言
第1章 緒論 1
1.1 目標 1
1.2 橡膠的發明 1
1.2.1 首次硫化 2
1.2.2 早期橡膠制品的生產 2
1.2.3 補強作用的發現 2
1.2.4 橡膠的生產 2
1.3 橡膠分子 3
1.4 合成橡膠 3
1.4.1 固化與交聯 4
1.4.2 填料與補強 5
1.4.3 硫化促進劑 5
1.4.4 其他添加劑 5
1.5 幾種彈性體的主要應用 5
參考書目 7
第2章 橡膠應力-應變特性 8
2.1 橡膠性能帶來的挑戰 8
2.2 應力-應變行為的特點 8
2.2.1 低模量、高拉斷伸長率和非線性 8
2.2.2 遲滯作用 9
2.2.3 應力松弛 10
2.2.4 蠕變作用 11
2.2.5 馬林斯效應 11
2.2.6 補強 12
2.2.7 循環頻率和應變率 12
2.2.8 溫度 14
2.2.9 浸入效果 14
2.2.10 應變結晶 14
2.2.11 永久變形 15
2.2.12 恢復 16
參考書目 16
第3章 彈性體應力-應變關系理論 17
3.1 引言 17
3.2 彈性體的內部結構 18
3.3 假設與前提條件 18
3.3.1 線圈彈簧類比 18
3.3.2 鏈段和末端 20
3.3.3 鏈段長度和鏈段末端距離的統計分布 21
3.3.4 范德華鍵 22
3.3.5 顆粒旋轉引起的補強效果 25
3.3.6 纏結的遷移 28
3.3.7 溫度引起的鏈段振動 29
3.3.8 變形中鍵的破壞和重新形成 29
3.3.9 平行性誘導結晶 29
3.4 彈性體的行為 30
3.4.1 非線性應力-應變曲線 30
3.4.2 馬林斯效應 31
3.4.3 低彈性模量和高拉斷伸長率 33
3.4.4 遲滯 34
3.4.5 填料補強的硬化 34
3.4.6 應變率的硬化 34
3.4.7 溫度響應 34
3.4.8 應力松弛和周期性應力松弛 35
3.4.9 蠕變和周期條件下的蠕變 35
3.4.10 永久變形 35
3.4.11 恢復 35
3.4.12 應變結晶 36
致謝 36
參考文獻 36
第4章 應力-應變測試 38
4.1 引言 38
4.2 拉伸測試 38
4.2.1 試樣 38
4.2.2 啞鈴型試樣測試 39
4.2.3 平面應力試樣測試 43
4.2.4 環形試樣測試 45
4.3 剪切測試 46
4.3.1 應力-應變狀態 46
4.3.2 試樣 46
4.4 雙軸應變測試 49
4.4.1 鼓泡測試 49
4.4.2 十字交叉試樣 55
4.5 壓縮測試 56
4.6 小結 57
參考文獻 58
第5章 設計方程 59
5.1 引言 59
5.1.1 設計方程的使用 59
5.1.2 彈性常數 59
5.2 各種幾何形狀的設計方程 60
5.2.1 橡膠層的剪切 60
5.2.2 彈性體層的扭轉 62
5.2.3 襯套 63
5.2.4 彈性體層的壓縮 65
5.2.5 長條的壓縮 69
5.2.6 實心橡膠滾柱 70
5.2.7 空心橡膠滾筒 71
5.2.8 橡膠球的壓縮 71
5.2.9 實心橡膠輪胎的壓縮 72
5.2.10 圓形截面實心橡膠環的壓縮 73
5.2.11 矩形截面實心橡膠環的壓縮 73
5.2.12 平頭圓柱壓頭 74
5.2.13 球形壓頭 74
5.2.14 圓錐壓頭 74
5.2.15 長窄平頭壓頭 75
5.2.16 通過圓孔凸起 75
5.2.17 通過長窄縫隙的凸起 76
5.3 小結 76
參考文獻 76
第6章 球面彈性軸承的計算方法 77
6.1 引言 77
6.2 球面彈性軸承的歷史 77
6.3 軸承的數學描述 78
6.3.1 軸承整體參數 78
6.3.2 特定層的參數 79
6.3.3 力矩 81
6.4 角度偏轉條件下某層的剪切應變 82
6.5 軸向載荷 85
6.5.1 軸向力下彈性體層的壓縮 86
6.5.2 膨脹剪切應變 88
6.5.3 計算小結 89
6.6 扭轉載荷 90
6.6.1 扭轉條件下彈性體層的剪切應變 90
6.6.2 計算步驟 91
6.6.3 局限性 91
參考文獻 91
第7章 有限元分析 93
7.1 引言 93
7.2 步驟 93
7.2.1 對稱性 94
7.2.2 載荷及邊界條件 94
7.2.3 單元選擇及網格劃分 94
7.3 材料模型及本構方程 95
7.3.1 簡單本構方程 96
7.3.2 高階本構方程 96
7.4 利用試驗數據進行方程擬合 97
7.5 承壓條件下的O型密封圈 98
7.6 橡膠護套 100
7.7 小結 100
致謝 101
參考文獻 101
第8章 疲勞測試 102
8.1 引言 102
8.2 影響應變-壽命曲線的參量 102
8.2.1 需要說明的參量 102
8.2.2 選擇應變幅值 103
8.3 失效準則 103
8.4 R比 104
8.5 組合應變狀態 105
8.6 波形 105
8.7 蠕變及應力松弛 106
8.8 頻率及應變率 107
8.9 溫度的影響 107
8.10 置于液體之中 109
8.11 恢復 109
8.12 預變形 109
8.13 批次間的變化 110
8.14 貯存 110
致謝 110
參考文獻 110
第9章 應變-壽命曲線的擬合 111
9.1 引言 111
9.2 建立N與εa、R及T的方程 111
9.3 考慮Nagel溫度方程的應變-壽命曲線 114
9.4 使用經驗溫度公式的應變-壽命曲線 114
致謝 116
參考文獻 116
第10章 疲勞壽命估計 117
10.1 引言 117
10.2 單一波形ε-N方法 117
10.3 Miner數 117
10.4 確定性的疲勞譜 118
10.5 計算Miner數的示例 118
10.6 白噪聲 120
第11章 疲勞裂紋擴展及撕裂能 123
11.1 引言 123
11.2 Griffith應變能釋放率 123
11.2.1 Griffith準則 123
11.2.2 推導 123
11.2.3 Griffith斷裂條件 125
11.2.4 關鍵假定 126
11.3 Rivlin、Thomas及撕裂能 126
11.3.1 Griffith準則針對金屬斷裂的修正 126
11.3.2 應用于橡膠材料 126
11.3.3 關鍵假定說明 128
11.4 計算T的便捷公式 128
11.5 將撕裂能應用于疲勞裂紋擴展 130
11.5.1 疲勞的探索研究 130
11.5.2 撕裂能定義的修改 130
11.6 局限性 131
11.6.1 疲勞裂紋擴展參量 131
11.6.2 利用T或者εa來表示失效循環次數？ 133
11.7 小結與結論 135
致謝 135
參考文獻 135
附錄Ⅰ 橡膠專業術語 137
附錄Ⅱ 疲勞專業術語 144
附錄Ⅲ 英制與公制轉換 152
附錄Ⅳ 應變-壽命曲線擬合 154
附錄Ⅴ 撕裂能公式推導 164
附錄Ⅵ 球面彈性軸承公式推導 169