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橡胶制品的裂纹尖端应变分布及其与准静态裂纹扩展、动态疲劳破坏性能的关系近年来受到了广泛的关注。本文的研究重点在于考察填料种类和用量对丁苯橡胶复合材料裂纹尖端应变分布的影响,进而评价材料的抗裂纹萌生和扩展性能。研究的填料体系包括纯炭黑体系、纯碳纳米管体系、碳纳米管等量替代炭黑体系以及碳纳米管非等量替代炭黑体系。首先考察了炭黑粒径的变化对其填充丁苯橡胶得到复合材料的抗裂纹性能的影响。采用数字图像相关法对材料裂纹尖端附近区域的应变分布情况进行测定。结果表明,裂纹最尖端一点应变放大程度最强,距离尖端越远应变放大效应越弱；同一材料裂纹尖端最大应变随整体应变呈线性增加；裂纹尖端应变放大效应的作用区域均随炭黑粒径增加而减小。综合填料网络结构和准静态裂纹萌生及扩展测试的结果,发现炭黑N234填充丁苯橡胶抗裂纹性能最好而炭黑N990最差的规律并进行了解释。同时采用有限元分析法对与炭黑填充丁苯橡胶有着同样单轴拉伸应力应变性质的试样表面进行了应变分布的模拟,由于Ogden方程在计算时忽略了材料实际的滞后特性,模拟结果在试样整体应变大于30%时与数字图像相关法实验结果存在较大偏差。然后研究了碳纳米管以1：1的比例部分替代炭黑N234填充丁苯橡胶准静态下的抗裂纹表现。采用1至3份碳纳米管分别替换相同份数的炭黑N234,结果表明,随着碳纳米管用量增加,过强的填料网络结构不利于分担裂纹尖端橡胶分子链承受的应力集中效应,反而强化了应变放大程度,不利于得到抗裂纹性能较好的复合材料。为了探讨碳纳米管作为填料部分替代炭黑的合理比例,对比研究了5份碳纳米管、20份及40份炭黑N234填充丁苯橡胶的填料网络结构和局部应变分布对其抗裂纹萌生及扩展性能的影响。虽然5份碳纳米管具有和40份炭黑N234相近的形成填料网络结构的能力,但受到碳纳米管与橡胶基体作用较弱的特性的影响,在力学性能和抗裂纹性能方面5份碳纳米管却接近20份炭黑填充后的丁苯橡胶。若使碳纳米管与炭黑共同形成的填料网络结构与纯炭黑接近,碳纳米管特殊的几何形貌对阻碍裂纹扩展的作用似乎会更明显,因此选用1份对应4份的比例,继续碳纳米管部分替代炭黑填充丁苯橡胶的实验。静态裂纹萌生及扩展实验和表面应变分布分析结果表明：3份碳纳米管替代12份炭黑N234加入丁苯橡胶后得到的材料具有较纯炭黑填充更低的裂纹尖端应变放大效应且更多的分子链参与均化应力集中的过程,宏观上表现出最好的抗裂纹性能。