天然橡胶与合成橡胶呈现出很多独特的物理和化学的特性,如强弹性、大变形,且柔软性、耐磨性、绝缘性和阻隔性都十分优良,能满足很大范围的使用要求。特别是橡胶的硫化和填充剂的使用提高了材料的机械和物理性能,使得它拥有更多的应用领域,广泛用于各种工程结构,如轮胎、减震器、密封元件等。橡胶制品通常是在周期性应力状态下使用的,材料的疲劳断裂性能往往决定这些制品的使用寿命。因此,研究橡胶疲劳特性是具有重要实际意义的。由于橡胶材料特殊的分子结构及力学性能,在疲劳过程中,特别是较高加载频率或使用温度下,橡胶的热老化导致材料性能劣化,疲劳损伤包括物理和化学等因素的共同作用。因此,考虑热老化对材料性能的影响可能得到更准确的疲劳寿命预报。本文首先讨论了橡胶材料的本构模型及热老化变质规律,确定用3阶Yeoh模型来描述填充橡胶的本构关系,通过热老化试验讨论了橡胶老化性能的变化。用响应函数法建立了橡胶性能随老化时间、温度变化的二次不完全多项式模型,定量描述了材料热老化性能的变质规律。基于裂纹扩展方法的疲劳寿命预报模型,结合考虑热老化影响的Yeoh本构模型,给出了考虑热老化影响填充橡胶疲劳寿命预报公式。运用裂纹扩展法,分析了碳黑填充橡胶材料疲劳裂纹扩展特征,并预报了其疲劳寿命,结果与试验值符合较好。另外发现,在不考虑热老化影响下,材料的预报寿命要高于试验值,而考虑热老化影响下,材料的预报寿命要低于试验值。