Влияние состава шинных резин на параметры феноменологических уравнений упругих свойств и их использование в практике автоматизированного проектирования шин

• Автор: Капустин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 218 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Деформационные свойства эластомсрных композиций на основе каучуков общего назначения

1.1 Теоретическое описание упругих свойств эластомсрных композиций

1.1.1 Феноменологические теории равновесное нагружение

1.1.2 Феноменологические теории неравновесное нагружение

1.1.3 Молекулярные теории равновесное нагружение

1.1.4 Молекулярные теории неравновесное нагружение

1.2 Использование параметров упругих свойств резин при анализе напряженнодеформированного состояния и конструировании резиновых изделий.

1.2.1 Нелинейные механические свойства резин.

1.2.2 Нелинейные механические свойства резинокордных композитов .

1.3. Общие закономерности влияния структуры каучука и состава резин на механические свойства.
1.3.1. Механические свойства резин при статическом нагружении
1.3. 1. 1 Влияние вулканизующей системы
1.3.1.2 Влияние наполнителей.
1.3.1.3 Влияние мягчителей.
1.3.2 Механические свойства резин при динамическом нагружении
1.3.3 Упругогистерезисные свойства.
1.3.4 Усталостнопрочностные свойства.
1.4. Выводы из обзора литературы
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования.
2.2.1 Стандартные методы определения физикомеханических свойств
2.2.2 Методика определения упругих свойств при испытании на одноосное растяжение.
Глава 3. Влияние состава на параметры упругих и вязкоупругих свойств шинных резин.
3.1 Феноменологическая модель вязкоупругих свойств резин при одноосном растяжении.
3.2 Методика оценки параметров равновесных упругих и вязкоупругих свойств резин по результатам испытаний на одноосное растяжение
3.3 Влияние типа и соотношения ингредиентов на упругие и вязкоупругие свойства шинных резин
3.3.1.Влияние типа и содержания вулканизующего агента.
3.3.2. Влияние типа и содержания технического углерода.
3.3.3. Влияние содержания мягчителя
3.3.4. Влияние соотношения каучуков.
3.4 Влияние состава резин на гистерезисные свойства.
3.4.1. Анизотропия структурного размягчения
3.4.2 Гистерезисные свойства.
Глава 4. Разработка математических моделей для расчетной оценки параметров вязкоупругих свойств шинных резин на основании их состава
4.1 Математические модели состав свойство и методика оценки их
параметров
4.2. Влияние состава шинных резин на параметры математических моделей состав свойство.
Глава 5. Применение математических моделей состав свойство при анализе НДС шин.
5.1 Оценка технических параметров упругих свойств резин.
5.2 Корректировка состава резин деталей шины по результатам анализа НДС при посадке шины на обод
Литература
Приложения
Введение


Некоторые из часто используемых потенциалов включены в состав универсальных конечноэлементных программных пакетов в качестве конечных элементов, используемых для расчета напряженнодеформированного состояния изделий из эластомеров. В частности, в пакеты АЫБУБ и ЬБОУЫА включены конечные элементы с нелинейноупругими свойствами, описываемыми потенциалом 1. Пуассона. Сравнительная оценка различных потенциалов для описания упругих свойств брскерной резины для металлокордных шин, проведенная в работе , показала, что для деформаций, не превышающих 0 однопараметричсскис потенциалы дают неприемлемо большое отклонение расчетных данных от экспериментальных. С увеличением количества экспериментально определяемых констант точность описания повышается, а различие в точности описания для разных потенциалов уменьшается. Поскольку с практической точки зрения целесообразно минимизировать количество экспериментально определяемых констант, предпочтение при выборе того или иного типа потенциала следует отдавать тем функциям, параметры которых вычисляются в рамках молекулярной теории или в наибольшей степени коррелируют со структурой или составом резин. Феноменологическое описание процессов деформирования вязкоупругих сред обычно ограничивается рамками линейности, что, как правило, имеет место при не слишком больших деформациях. Для случая одноосного растяжения такое поведение описывается уравнением БольцманаВольтерры ,

0 1
где модуль упругости при бесконечно быстром растяжении, функция релаксации, функция ползучести. Поскольку оба уравнения описывают связь между одной и той же парой функций о и , то между ядрами этих уравнений и 0 существует однозначная зависимость. Конкретная форма ядер и определяется из анализа экспериментальных данных. Разными авторами предлагались различные аналитические формы ядер ,,, однако универсального ядра, описывающего вязкоупругое поведение во всем временном интервале не существует. Это связано главным образом со сложностью вязкоупругого поведения эластомеров. Тобольским были предложены феноменологические формулы для зависимости напряжения от времени на этих трех участках. Для переходной области и области плато зависимость напряжения от времени в режиме релаксации приближенно может быть описана степенным уравнением
1. Т0 температура приведения, т0 время релаксации при температуре приведения, т время релаксации при температуре Ту А и В константы. Существует достаточно большое число молекулярных моделей, в которых обосновывается уравнение ВЛФ . Сшитые эластомеры имеют некоторые особенности в форме релаксационной кривой в области плато. Для них можно выделить сравнительно коротковременной и длинновременной процессы. Т
о
1. Г.М. Знание спектра времен релаксации позволяет в рамках линейности определить другие характеристики, например, компоненты комплексного динамического модуля Е ЕЕ модуль упругости
м
и модуль потерь
Есо яг тат О 1 т
где со циклическая частота деформации. На спектральной кривой Нт более отчетливо проявляются характерные этапы релаксационного процесса, что позволяет сопоставлять их с различными молекулярными моделями. Линейная теория вязкоупругости находит практическое применение в универсальных конечноэлементных пакетах при расчетах напряженнодеформированного состояния изделий при неравновесном нагружении. Так, в программе АЫБУБ для моделирования материалов, подчиняющихся уравнениям линейной вязкоупругости, имеются конечные элементы УС8 и УС9. В них реализован подход, использовавшийся авторами , . С 1,ехр

1. Параметрами модели являются число вязкоупругих элементов , и соответствующие им времена релаксации Г и веса упругих коэффициентов определяемые как С, СС7оо С константы, задаваемые пользователем приведенное время, вычисляемое по формуле
о
в которой ф еА фактор сдвига. В пакете также имеется несколько вариантов конечных элементов, в которых реализованы свойства линейновязкоупругого материала, в том числе однорелаксационный вязкоупругий элемент i 6, вязкоупругий элемент с равновесной упругостью i и элемент с обобщенной моделью Максвелла i . В последнем используется уравнение состояния типа 1. За более чем полувековую историю своего развития теория упругости резин получила существенное развитие. Энтропийная природа упругости.