橡胶材料因其优异的耐油和耐磨性能广泛应用于石油开采中。由橡胶定子和金属转子组成的螺杆泵更是在稠油含砂井的开采中发挥着至关重要的作用。通过对螺杆泵定子的失效分析,发现其损伤的主要原因为疲劳磨损。当疲劳裂纹在表面萌生后,裂纹的扩展速率和扩展方向将直接决定着橡胶定子的使用寿命。现阶段人们对这方面的研究主要集中在拉压或剪切作用下的试验研究和理论分析中,很少有人对磨损过程中的裂纹扩展机理进行研究。为此,本文首先利用ANSYS有限元软件对不同裂纹角度的橡胶试样进行拉伸作用下的裂纹扩展研究,并对预制不同裂纹角度的橡胶试样进行拉伸试验,验证有限元分析结果的正确性。其次利用往复式磨损试验机对不同裂纹角度的丁腈橡胶试样进行磨损试验,观察磨损过程中裂纹的扩展路径;利用ANSYS有限元软件建立磨损模型,计算预制不同角度裂纹丁腈橡胶试样在磨损条件下裂纹尖端的应力数值大小,并与磨损试验结果进行对比。最后对螺杆泵定子橡胶进行有限元分析,提取危险单元的等效应力和应变数值,结合断裂力学理论公式计算危险单元的寿命,预测螺杆泵的使用寿命。结果表明:不同预制裂纹角度的橡胶试样拉伸断裂过程中裂纹的扩展路径都发生了一定角度的偏转,最终裂纹的扩展方向始终是沿着垂直于载荷的方向扩展。随着预制裂纹角度的增大,橡胶试样裂纹尖端在拉伸作用下应力值都逐渐增大,即大角度裂纹最易发生裂纹扩展。磨损过程中,小角度裂纹由于受到剪切力的作用,更容易发生裂纹的翻折和卷曲。裂纹扩展路径都是首先沿着初始预制裂纹角度的方向扩展,随后裂纹扩展路径发生改变沿着水平方向进入快速扩展阶段,最后偏转一定的角度后成舌状物卷曲断裂。最后对螺杆泵定子橡胶进行有限元分析,发现危险单元主要分布在螺杆泵定子齿凹与转子的接触表面,最大等效应力远小于橡胶的拉伸强度,定子橡胶的预测寿命小于实际寿命。本论文的研究不仅推动了橡胶磨损裂纹扩展机理的发展,也对提高实际工况下橡胶的使用性能和疲劳寿命研究具有实际意义。