橡胶材料具有较大的变形范围、较强的承载能力和良好的性能,广泛应用于日常生活、汽车、医疗、国防等领域。为了表征橡胶材料真实的力学性能,仅靠单轴拉伸、平面拉伸和压缩试验数据在其受复杂应力状态时不足以为本构模型提供可靠的参数,等双轴拉伸试验数据所提供的样本点少,皆为低应力低应变状态。因此,还需要进行不同比例的双向应力拉伸试验。在橡胶材料领域,对双向拉伸方法和试样形状没有统一的标准规定。本文建立了开臂缝设计的十字形试样,通过模拟分析证明了开臂缝设计能够提高中心测试区域应力应变分布的均匀性,且应力应变值比普通十字形试样大得多。采用有限元软件ANSYS Workbench对有无臂缝参数的十字形试样进行了模拟对比分析,引入均匀度r用以评价中心测试区域应力应变分布的均匀性。研究了不同倒角半径的试样在不同拉伸情况时应力变化规律,模拟分析了不同臂缝参数对中心测试区域的应力应变分布均匀性的影响。通过模拟分析得出:(1)开臂缝设计的试样中心测试区域均匀度r的曲线分布更加平稳且数值更接近于1,所加载荷通过试样的拉伸臂传递到中心测试区域的应力值要更大一些,说明在十字形试样上开臂缝是有必要的。(2)在等双向拉伸时,拉伸臂处倒角半径取1.5mm中心测试区域等效应力分布均匀性高且应力集中程度相对较小。(3)当臂缝长取10mm,15mm,20mm时,中心测试区域的应力应变分布均匀性变化趋势是大概一致的,考虑应力集中的影响,臂缝长度取20mm较为合适。(4)不同臂缝宽度的试样在中心测试区域的应力应变分布变化不明显,随着臂缝宽度的增加,拉伸臂的应力应变值增大,臂缝宽度为1mm比较符合设计要求。(5)当臂缝条数取3,5,7时,随着臂缝条数的增加,中心测试区域的应力应变分布均匀范围略微增大。考虑到试样拉伸臂的整体尺寸,臂缝条数取3条为宜。论文研究设计了一台小型的橡胶材料真双轴拉伸测试装置,期望通过不同比例双向应力下的试验研究,能够得到材料在实际服役条件下的力学性能变化规律。