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GB／T 1687.4-2021 硫化橡胶 在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定 第4部分：恒应力屈挠试验.pdf简介：

GB/T 1687.4-2021 是中国国家标准，全称为《硫化橡胶在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定 第4部分：恒应力屈挠试验》。这个标准主要适用于硫化橡胶材料，具体来说是关于在进行屈挠试验时，如何测定橡胶在恒定应力下的温升和耐疲劳性能。

在恒应力屈挠试验中，橡胶样品会被放置在特定的设备中，经历重复的弯曲和放松过程，这种过程模拟了实际使用中的周期性应力。试验期间，会监测和记录橡胶样品的温度变化，因为温度变化可以影响橡胶的性能，如弹性、强度和耐久性。同时，也会通过测量橡胶在一定次数的弯曲循环后是否发生疲劳破坏，评估其耐疲劳性能。

这个标准对于橡胶制品的质量控制、材料性能评估以及产品设计和使用寿命预测都具有重要意义。它提供了一种科学、系统的方法来评估硫化橡胶在实际使用条件下的性能表现。

GB／T 1687.4-2021 硫化橡胶 在屈挠试验中温升和耐疲劳性能的测定 第4部分：恒应力屈挠试验.pdf部分内容预览：

在预加静态载荷的圆柱形试样上，施加 个恒定振幅的周期性动态载荷进行压缩，可测量试样的 直。通过发生破坏时的循环次数或试验时间给出试样的疲劳寿命。试样高度变化（端变）和动态特 作为时间的函数进行测量。试验结束后，测量试样的压缩永久变形

结构示意图见图1，恒应力屈挠试验机示例图见图

上、下两个压板夹持试样。下压板与对试样施加动/静态压缩形变的振荡器连接，上压板通过连接 轴将动/静态压缩力传递到载荷传感器。夹持试样的上、下压板应采用热导率不大于0.28W/（m·K） 的绝热材料制作。上压板中心有一细孔以插入用于测量试样中心温度的针形温度计。上、下压板结构 示例图见图3

振荡器应至少能够对试样施加2kN的动/静态压缩载荷，并能在振荡频率为50Hz时对试样施加 振幅为0.75kN的动态载荷。 推荐使用液压伺服控制系统控制振荡器， 最大冲程宜在20 mm~25mm范围内

位移传感器应能够检测到下压板0.01mm范围内的运动（压缩时试样的变形）JJF(纺织) 091-2020 织物防钻绒性能测试仪（滚箱法）校准规范.pdf，且在最大振荡频 应具有适合的响应时间

载荷传感器的最大量程应为2.0kN，增量为5N，且在最大振荡频率时，应具有适合的响应时间和 交高的固有频率

5.5恒温室和温度控制器

根据ISO23529规定，恒温室温度设定范围为40℃～100℃，控温精度士1℃。恒温室的温度测量 点应位于距离上、下压板边缘6mm9mm处，也可在两压板边缘的中间位置。插入恒温室的温度传 感器导线至少长100mm。 恒温室中应安装一个网格架，用于调节试样，其高度与下压板的高度相近。也可以使用其他恒温室 进行试样温度的调节

图1恒应力屈绕试验机原理与基本结构图

图2恒应力屈挠试验机示例图

针形温度检测器的尖端直径为1.0mm，精度为士0.5℃。 针形温度检测器结构示例图见图4

图3恒应力屈试验机上、下压板示例图

5.7温度检测器位置控制器

针形温度检测器示例图

在试验过程中，位移传感器将试样高度信息实时反馈给电脑控制器，位置控制器根据电脑控制器中 的反馈信息调整针形温度检测器位置。 注：试样高度是指在一个压缩振荡周期内，试样的最大高度和最小高度的平均值。通常，由于螨变作用，试样高度 会随试验时间的延长逐减小。 温度检测器位置控制器示例图见图5。

温度检测器位置控制器

计算机控制单元应具备以下功能： a） 控制振荡器的运动，使施加在试样上的静态载荷始终与试验条件中的设定值一致； ） 控制振荡器的运动，使施加在试样上的动态载荷振幅始终与试验条件中的设定值一致： 记录并显示由针形温度检测器检测到的试样中心温度； d 记录、计算并显示由位移传感器检测到的试样蠕变； e 根据测定动态性能确定疲劳寿命时，通过传感器实时反馈的检测数据（见9.3.4），计算、记录并 显示试样的储能法向模量E"、损耗法向模量E"、损耗角正切（tano）。这些数值宜每隔1s计

测量试样高度和直径的测量工具应符合1SO23529要求。测量工具的圆形压足直径为10mm，可 施加22kPa±5kPa的压力

试验仪器应按附录B进行校准。

试样为圆柱形硫化橡胶，直径30.00mm土0.30mm，高度25.00mm土0.25mm， 试样制备的标准方法应为直接模压法。为了保证模压试样的均匀性，减少试样间的公差，确定硫化 莫具尺寸时建议考虑橡胶的收缩率， 注：模具直径为30.40mm±0.05mm，模腔高度为25.40mm±0.05mm，模具的上、下两面设置溢胶槽

恒应力屈挠试验通常选用表1或表2中规定的试验条件。 动态载荷振幅应小于静态载荷

表1温升值的测试条件

表2疲劳破坏的测试条件

通常情况下，测定温升的试验时间为25min，如果需要，可选择更长的测试时间。 为测定试样的疲劳破坏，试验时间应为试样内部出现初始破坏时的时间。如果试验持续25min后 仍未发生疲劳破坏，应在更加苛刻的条件下重新试验；如果很快出现破坏，应降低试验条件后重新试验。 注：测定疲劳破坏的方法和条件依据产品的类型和试验目的而定，因此，通常不指定测试条件。9.2中介绍了测定

试验应按照以下步骤进行： a） 测量试样高度。 b）为了将试样放到正确位置，要先将振荡器调为手动模式，将下压板移动到最低位置，然后将试 样放到下压板中心，向上移动下压板，直到试样表面与上压板接触（或近似接触）。此时，施加 到试样上的力不超过5N，且上压板与试样上表面的间隙小于0.5mm。当试验在较高的温度 下进行时，先将试样放到恒温室的网格架上调节至少30min。 ） 启动位置控制器，将针形温度检测器从试样上表面的中心，插人12.5mm的深度。之后，设置 位置控制器，使针形温度检测器自动控制在试样平均高度一半的深度。由于变，试件高度 会降低。 移动下压板并压缩试样，直到达到设定的静态载荷。此时，位置控制器开始移动针形温度检 测器，使其位于被压缩后试样高度二分之一的位置。 e 施加静态载荷5s～10s，当针形温度检测器显示温度稳定后，启动振荡器的自动模式，控制下 压板对试样施加预先设置的振幅和频率的一个动态载荷，此时试验开始计时。 f 试验过程中保持试验条件相对稳定，确保施加到试样的静态载荷平均值和动态载荷振幅的平 均值与试验前设置的数值一致。 g 通过计算机控制单元记录并显示试样的温度和端变。 为了根据动态特性确定疲劳寿命，载荷和位移传感器将规定时间间隔内的循环载荷和位移传 输到计算机控制单元，计算机控制单元计算并显示储能法向模量E、损耗法向模量E"和损耗 角正切tano。设定的时间间隔优选为1s。

为了确定疲劳寿命，需持续试验，直到发生破坏。 疲劳寿命可以用试样破坏或失效时的压缩循环次 数N或时间来表征。可通过在实时显示系统上观察到的动态特性的显著变化、不规则的温度曲线（温 度突然升高)或显著增加的变来识别试样破坏。试验结束后，在试样高度中间位置水平剖开试样，目 测确认并报告疲劳破坏的程度（如试样中心有细小气泡、裂纹或橡胶劣化）

由于很难观察到从试样内部中心开始的破坏，间接测定方法往往更实用。在恒应力屈挠测试中 在试验过程中监测参数的变化，可以实现样品初始破坏时的自动判定

9.2.2.2破坏的判定参数

由于以下参数在试验过程中是连续实时测量的，因此可以通过以下任一参数的变化来判定样品的 破坏： 试样内部温度，； 蟠变，F；

储能法向模量，E； 损耗法向模量，E"； 损耗角正切，tano。 通常情况下，当试样的温度、变、储能法向模量发生显著变化时，疲劳破坏已经变得相当严重，但 这些参数仍然适用于检测样品的整个破坏过程。损耗法向模量或损耗角正切的变化更适合判定初始破 坏阶段。

9.2.2.3破坏的判定标

自动测定疲劳破坏时，需要确定剖开试样直观状况的判定标准，例如，截面上出现的气泡数量及其 大小（直径）。依据破坏程度可分为几个破坏等级。应提前确定初始破坏的判定标准。 因为破坏的判定标准是由产品种类和试验目的决定的，所以不能统一规定

9.2.2.4初始破坏点的测定

如果要自动检测破坏，可以采用9.2.2.2中给出的任何一个参数（或两个或更多参数的组合），当数 直的变化量、随时间的变化速率或其他形式变化（以下简称为参数的变化）达到设定值时，认为检测到破 不，试验自动停止。可通过以下步骤确定破坏的试验条件： a）制备疲劳寿命相差较大的几种样品（最好不少于5种），每种样品准备至少6个试样。如果要 利用损耗法向模量和损耗角正切的变化测定初始疲劳破坏，最好使用具有不同动态性能的 样品。 b）应选择与产品使用条件相同或类似的静态载荷和动态载荷振幅。对于加速试验，试验温度和 频率应高于使用条件， 进行第一次试验，试验时间应足够长，足以引起破坏，在该试验过程中，根据连续测量参数的变 化，估计发生初始破坏的时间。重复试验，试验时间与第一次试验确定的发生初始破坏的时间 一致。 d 第二次试验完成后，剖开试样，将破坏程度与预先制定的破坏等级进行比较。 e 如果自动测定的破坏程度不明显，或很严重时，延长或缩短试验时间，重复试验。 当通过重复步骤c)～步骤e)获得了期望的破坏等级时，详细记录参数随时间的变化值。 g） 对所有制备的样品重复步骤c）～步骤f)。 h） 通过对试验结果的分析，得到一个经验公式，并确定自动检测破坏的试验条件。 每次新试样的测试都需按照步骤c）～步骤f)进行。 如果按步骤c）进行了25min试验，试样没有发生破坏或者过早发生破坏，修改试验条件（见第8 章）重新试验。 在步骤中.为了确保试验结果的准确性每个试验条件下至少测试2个试样

试验过程中持续测量试样内部温度以确定温升值。 温升按公式（1）计算：

式中： A0 试样的温升值，单位为摄氏度（℃）； 25 试验25min后的试样温度《电线电缆电性能试验方法 第16部分：表面电阻试验 GB/T 3048.16-2007》，单位为摄氏度（℃）； 10

式中： A0 试样的温升值，单位为摄氏度（℃）； 25 试验25min后的试样温度，单位为摄氏度（℃）； 10

一试验开始时的试样温度，单位为摄氏度（℃）。 注：0和 0。是试样中心部位的温度

分别测量加载动态载荷6s时和经过规定试验时间后试样的高度，以计算螨变。 蠕变按公式（2）计算：

开始循环加载6s时试样高度，单位为毫米（mm）； Z1 试验结束后试样高度，单位为毫米（mm）； 2 试样处于无载荷状态下的初始高度，单位为毫米（mm） 公式（2）也可用公式（3）来表示：

在公式（3)中，F(6)表示初始端变，由于仅从F，结果不能获得初始端变的信息，应使用F，和F(6)或 (.)和F(6)共同来表征蠕变性能。 应按照前面描述的方法测量试样初始高度h。，如果已确认试样的初始高度在25mm士0.2mm范 围内，试样的初始高度均可以按25mm计。 可将测试时间（以min为单位）添加到E的括号中

9.3.3压缩永久变形

试验结束后，将试样从设备上取下，在标准实验室温度下调节1h后《文化馆建筑设计规范 JGJT41-2014》，测量高度h。。 压缩永久变形按公式（4）计算：

S 压缩永久变形，以百分数表示，%； 试样处于无加载状态的初始高度，单位为毫米（mm）； 试样处于无加载状态调节1h后的最终高度，单位为毫米（mm）