類橡膠材料微觀結構橡膠制品的幾何形狀研究顯微鏡
類橡膠材料的機械疲勞可以表述為材料在動態載荷或形變作用下，
裂紋緩慢增長而導致的物理機械性能逐漸下降的現象。較明顯
的變化是硬度逐漸降低。持續的靜態載荷導致彈性體發生應力松
弛，在大多數無定形彈性體中產生時間依賴性的開裂，而這種開裂
通常在天然橡膠中不會發生。在定載荷作用下，天然橡膠結晶，晶
粒顯著地阻止了裂紋的進一步擴展。疲勞過程中會發生多種原子和
分子的作用，雖然這些作用在金屬中得到了廣泛的研究，但到目前
為止，由于橡膠復雜的結構，只能將其作為一個整體來研究它的疲
勞性能。因此，橡膠的疲勞特性在很大程度上仍然是經驗性的，惟
一不同的是機械疲勞存在一個應力極限值，低于這個應力值，在任
何可觀察的時間范圍內都不會出現橡膠的機械疲勞破壞。
橡膠疲勞和斷裂
特別強調了缺陷發展造成的破壞、測試和材料
參數的重要性以及斷裂力學的應用，利用斷口顯微分
析推斷疲勞斷裂的微觀結構。交聯橡膠實際上沒有塑性變形，因此
其疲勞斷裂的主要類型是脆性斷裂。
橡膠產生疲勞裂紋的主要因素有機械力、熱、環境因素(氧、
臭氧和紫外線)以及化學因素(如油、酸性汽油等)。典型的疲勞
破壞有輪胎中簾線層的分離以及電動機襯套和懸空軸襯的破壞。環
境開裂通常表現為小的表面裂紋。橡膠中常加人防老劑(如抗氧劑
和抗臭氧劑)以減緩環境裂紋的產生，炭黑加入橡膠中可以屏蔽紫
外線并提高橡膠的力學性能。
臭氧開裂不同于光照開裂，光照開裂的分布是隨機的，而臭氧
開裂通常垂直于應力方向增長。臭氧開裂能否發展為機械開裂取決
于橡膠中的組分、使用過程中的負荷以及制品的幾何形狀(花紋)。
許多橡膠制品(如天然橡膠橋梁支座)的表面形成了臭氧開裂，但
由于其尺寸較大，仍能繼續使用50年以上。而且，這種制件通常
同時受壓縮和剪切作用，因此內部缺乏可導致臭氧裂紋擴展所必需
的拉仲應力。
