本文采用小试样,对天然硫化橡胶进行了一系列多轴非比例循环加载下的疲劳和单轴棘轮试验研究。试验结果表明:橡胶材料具有非常明显的MULLINS效应,表现为循环软化,在R=0加载方式下,其软化程度由峰值应变决定。在所有路径下,应力都是经历了初始大幅下降之后,呈现为稳态的对数下降形式;但多轴加载下,材料疲劳寿命明显低于单轴路径。而单轴棘轮试验则表明,在循环非对称载荷作用下,橡胶同样具有棘轮效应。同时,加载幅值、平均值与加载率对橡胶棘轮行为有着重要影响,但其同时受制于加载历史作用影响。橡胶材料的恢复性试验表明,材料内部的永久变形及黏弹性作用是产生棘轮应变累积的原因。利用现有的橡胶材料疲劳损伤模型对试验数据进行了评估:等效应变法尽管有着种种弊端,但是对试验结果拟合效果比较好;能量法SED模型对于多轴试验结果预测比较差,整体偏于保守;裂变能CED模型考察了作用于某一平面上用于裂纹扩展的能量,其预测效果比SED好的多;而等效应力法最为不理想。本文另尝试采用金属多轴疲劳领域经典的临界面拉伸型模型,对试验结果进行了评估。结果显示,SWT和CXH模型对橡胶材料能够进行较好地预测;而修正的Fatemi-Socie模型,引入了随应变幅值变化的应力参量,能够对本文的疲劳试验结果给予很好地预测。