粘弹性材料的疲劳性能

宝顺安2021-08-06 11:00:07

材料的线弹性区间

众所周知，材料的內部应力的作用机理是分子间的作用力。当材料所有相邻分子处于引力与斥力相等的平衡位置时，也就是分子间距等于r0材料处于应力为0的状态，也就是原始尺寸。

从上图可见，当分子间距小于r_0的时候，分子斥力大于引力，而且分子斥力和引力的合力大小近似与r_0减掉分子间距所得的差值成正比；当分子间距大于r_0的时候，分子引力大于分子斥力，而且在相当一段区间内，分子引力与斥力的合力大小仍然近似与分子间距减掉r_0所得的差值成正比。

上述两段区间合起来就是大家熟悉的材料的线弹性区间。当分子间距继续加大的时候，分子引力仍然大于分子斥力，同时分子引力与斥力的合力随距离而衰减，这个阶段称作材料的屈服断裂阶段。

疲劳交变载荷

疲劳交变载荷是指周期性循环的拉伸压缩交变载荷，对结构材料的疲劳交变载荷测试被广泛地用于给飞机定使用寿命的飞行小时数，以及给轿车定使用寿命的行程里数等等。

金属疲劳

       往往，金属材料的疲劳强度远远小于静强度，随着应力循环次数的增加，疲劳强度急剧降低，金属的疲劳强度往往只有最大静强度的一半左右。

用分子间作用力的理论解释，就是每次加载，由于不可能保证应力完全均匀分布，无论载荷大小，都会导致一部分相邻分子的间距被拉开，拉到了分子间呈引力的作用力合力随距离的增大而降低的区间。间距被拉开的相邻分子的数量随着加载次数的增加而累积，这就是疲劳裂纹。在应力循环的过程中，拉应力阶段，分子间距被拉开，而到了压应力阶段，被拉开的分子间距却很难再被压回去，所以金属材料的疲劳强度远远小于静强度。

粘弹性材料的优势

 粘弹性材料不同于弹性材料，由于存在分子键，在应力循环的过程中，拉应力阶段，也会有少部分相邻分子的间距被拉开，但是应力的不完全均匀分布更多地由分子键的重组来承担；而到了压应力阶段，分子键又恢复了之前的结构形式。所以粘弹性材料的疲劳强度往往是静强度的80%左右，这一比例远远高于金属材料的50%。

宝顺安面罩由硅胶材料制成，属于粘弹性材料。由于粘弹性材料优异的疲劳性能，所以用户不必担心更换滤棉和阀片的次数过多而导致面罩损坏。