硫化天然橡胶制品通常是在周期性复杂载荷工况下工作的,由于在高温环境下长期使用容易硬化,导致材料过早失效,需要考虑到硫化天然胶热老化后对疲劳性能的影响。很多研究表明橡胶中填充氧化铈可以有效改善其疲劳性能等,因此研究氧化铈填充硫化天然橡胶的热老化疲劳性能具有重要的现实意义。采用烘箱加速老化方式在60℃、80℃、100℃条件下对氧化铈填充硫化天然橡胶和未填充型硫化天然橡胶试件分别进行了24h、72h的热老化处理,并对其进行拉伸试验,结果显示,填充氧化铈提高了热老化硫化胶的综合机械性能,并起到了补强作用。在应变幅值0-125%、0-150%、0-175%下,研究了氧化铈填充对橡胶热老化单轴疲劳性能的影响。研究表明,两种材料的疲劳应力均随老化温度或老化时间的升高而增大;较大应变会引起应力的增大以及疲劳寿命的减小;氧化铈填充对热老化橡胶的轴向应力有明显的增强作用;60℃、80℃老化24h时,氧化铈填充使得材料的疲劳寿命提高。研究表明当温度低于80℃时,氧化铈的填充对硫化胶在正常变形工作状态的疲劳寿命有着积极的影响。通过对热老化材料微观结构的研究表明,氧化铈在基体中有较好的分散性,改善了橡胶内部网络结构,橡胶分子链间相互作用力得到增强;两种橡胶随着应变幅值和老化温度的不断增大,断面形式向脆性断裂发展,而在老化温度低于80℃时,氧化铈填充硫化天然橡胶断面的韧性表现更为优异;氧化铈填充硫化天然橡胶具有较高的交联密度,交联密度随老化温度升高而增大,60℃、80℃老化24h的氧化铈填充硫化胶交联密度与未填充型硫化胶相比,交联密度增加趋势更为缓慢,其疲劳寿命在不同应变幅值下均高于未填充型硫化胶,氧化铈填充硫化胶具有良好的热稳定性。对热老化氧化铈填充天然橡胶进行有限元分析,拟合并确定了本构模型和相应的材料参数,模拟计算出与热老化疲劳试验相对应的应力解。