Оценка упругих свойств резин и резинокордных композитов в сложном напряженно-деформированном состоянии

• Автор: Швачич, Марина Васильевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Существующие методы оценки упругих свойств резин и

резинокордных композитов в сложном напряженнодеформированном состоянии. Литературный обзор

1.1 Напряженнодеформированное состояние НДС и упругие

потенциалы резины.

1.2 Экспериментальные методы определения упругих свойств

резин в сложном НДС.

1.3 Напряжения и деформации резинокордного композита

1.4 Роль экспериментальных и расчетных методов в задачах

механики резины и резинокордных композитов. Цель работы.

2 Упругие свойства резины в сложном однородном НДС.
2.1 Построение упругого потенциала наполненной резины
2.2 Сложное НДС как суперпозиция чистого и простого сдвигов.
Г лавные деформации.
2.3 Экспериментальнорасчетный метод определения плотности
энергии деформации резины в зависимости от инвариантов тензора деформации
2.4 Свойства резин в сложном НДС
3 Упругие свойства резинокордного композита в сложном
однородном НДС.
3.1 Моделирование реальных условий нагружения резинокордных композитов.
3.2 Алгоритм решения задачи растяжения резинокордного
композита с учетом реальных нелинейных свойств резины. . .
3.3 Результаты расчетов НДС резинокордного композита и
сравнение с экспериментом
Заключение.
Основные результаты и выводы работы
Литература


Одна из них состоит в том, что результаты стандартных лабораторных усталостных испытаний резиновых и резинокордных образцов [] плохо коррелируют с поведением шины на стенде или в эксплуатации. Более того, ранжирование резин по их усталостной выносливости, полученное в стандартных испытаниях на многократное растяжение, часто не совпадает с ранжированием в готовом изделии []. Этому, в большой степени, способствует то обстоятельство, что в шине резина работает в условиях сложного НДС, достаточно далекого от условий одноосного нагружения. Из сказанного вытекает, что следует разработать такие резинокордные образцы, при усталостном утомлении которых в резине между нитями корда и на границе «корд-резина» возникает НДС, близкое к тому, что реализуется в резинокордных деталях шины. Наконец, актуальной является задача обеспечения достаточного приближения технологии изготовления шин к технологии изготовления лабораторных резинокордных образцов (в частности, режимов их вулканизации []), что существенно сказывается на различиях в свойствах резины в образце и в шине. Все изложенное наглядно иллюстрирует необходимость взаимоувязывания на современном этапе (основной чертой которого является повышение требований к качеству шин с целью обеспечения их конкурентоспособности) методов нелинейной механики анизотропных эластомеров, технологии их изготовления и условий эксплуатации в реальном изделии. В первой главе диссертационной работы дан обзор существующих методов описания НДС резин и РКК и способов обработки результатов испытаний. Изложим кратко основные понятия механики деформирования упругого твердого тела при малых деформациях. Под работоспособностью в узком смысле мы будем понимать число циклов (оборотов колеса; километров), которое выдержит данная деталь шины до ее выхода из строя. Перепишем в более симметричном виде уравнения (1. Т-. Примем условие несжимаемости, из которого следует у=0,5. Уравнения (1. Величины х и р. Ламэ. Перейдем к рассмотрению больших деформаций. Первой отечественной монографией, посвященной исключительно вопросам механики конечных деформаций, является, видимо, работа []. Однако первые наброски теории конечных деформаций и попытки ее применения имеются уже в трудах Бусинеска, Сен-Венана, Кирхгофа, Томсона и Тэта и др. К настоящему времени опубликовано достаточно большое число монографий по этой проблеме [5, , , , , , , , , , , , ]. Приведенный список ссылок будет постоянно пополняться в процессе изложения материала. Мы не будем подробно излагать основные принципы построения уравнений нелинейной механики. Проследим за основными идеями, сыгравшими ключевую роль в описании упругих свойств эластомеров. Уравнения теории конечной упругости в соответствии с работами [, , ] строятся по принципу аналогии с теорией для малых деформаций. В основе этих работ лежит предположение о том, что для случая конечных деформаций могут быть записаны уравнения, аналогичные ( 1. Знак «~» над параметрами указывает на их отличие от случая малых деформаций. Применим уравнения (1. Л/ = щ +1- степень удлинения по оси /. Уравнение (1. Ривлина [-]. Другие работы, позволяющие строить теорию упругости для больших деформаций, исходя из основных принципов механики (однородность, изотропность, симметрия), нам неизвестны. Принцип, заложенный в обсуждаемые работы, оказался недостаточно универсальным. Как показали многочисленные эксперименты [, , , 5], уравнения (1. Причины этого активно анализируются в литературе [], однако обсуждение вопроса, связанного с природой молекулярных взаимодействий и структурой вулканизационной сетки, выходит за рамки темы диссертации. Для изучения свойств материалов в различных условиях нагружения при больших деформациях удобно в качестве исходных использовать не конститутивные уравнения типа (1. При этом задаются компоненты деформации, а компоненты напряжения получают с помощью упругого потенциала и, представляющего собой в общем случае зависимость плотности энергии деформации от инвариантов тензора деформации [, , ]. Можно показать (см.