The role of stress softening in crack propagation of filler reinforced elastomers as evaluated by the J-Integral
The role of stress softening in crack propagation of filler reinforced elastomers as evaluated by the J-Integral
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通过 J-Integral 评估应力软化在填料增强弹性体裂纹扩展中的作用
DOI：
10.1016/j.engfracmech.2019.04.025
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发表时间：
2019
影响因子：
5.4
通讯作者：
Manfred
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Matthias;Plagge;Klüppel;Manfred
最近开发的填充橡胶的应力软化和滞后的微观力学模型被用来计算能量密度和应力分布周围的裂纹尖端为一个给定的位移场，这是由数字图像相关。这允许定量评估应力软化对J积分J1的影响。此外，接近裂纹尖端的应力，应变和能量的梯度进行评估，并与纯弹性材料行为的预测进行比较。测定了基于天然橡胶（NR）和NR与丁二烯橡胶（BR）和/或丁苯橡胶（SBR）的相分离共混物的炭黑填充卡车轮胎胎面胶料的J积分。依赖于所使用的化合物，J1被发现显着降低，降低轮廓半径，表明大部分的能量通量到裂纹尖端耗散由于应力软化，是不可用的裂纹扩展。对于较大的距离r，当能量场变为各向同性时，J积分得到平台值，这与由简单热力学计算的全局撕裂能相一致。
A recently developed micromechanical model of stress softening and hysteresis of filled rubber is used to calculate the energy density- and stress distribution around the crack tip for a given displacement field, which is determined by digital image correlation. This allows for a quantitative evaluation of stress-softening influences on the J-Integral,J1. In addition, the gradients of stress, strain and energy close to the crack tip are evaluated and compared to predictions of purely elastic material behaviour. The J-Integral is determined for carbon black filled truck tire tread compounds based on natural rubber (NR) and phase separated blends of NR with butadiene rubber (BR) and/or styrene-butadiene rubber (SBR). Dependent on the compound used,J1is found to decrease significantly with decreasing contour radiusr, indicating that most of the energy flux into the crack tip is dissipated due to stress softening and is not available for crack growth. For larger distancesr, when the energy field becomes isotropic, plateau values are obtained for the J-Integral, which coincide with global tearing energies calculated by simple thermodynamics.
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