Прочностная работоспособность изделий из литьевого полиуретана и армированных материалов на его основе

• Автор: Горбань, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 110 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ГЛАВА 1 ПОЛИУРЕТАНЫ: ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ,
СВОЙСТВА, КОНСТРУКЦИИ
§1.1 Полиуретаны, их свойства, методы получения изделий из полиуретанов
1.1.1 Полиуретановые эластомеры
1.1.2 Способы получения литьевых полиуретанов
1.1.3 Свойства полиуретановых эластомеров
1.1.4 Температурная зависимость физико-механических свойств полиуретанов
1.1.5 Тепловые эффекты
1.1.6 Релаксационные свойства полиуретанов
§1.2 Типовые конструкции прессов для штампового производства
§1.3 Критерии прочностной работоспособности
полиуретановых конструкций
1.3.1 Основные требования к теориям прочности
1.3.2 Типовые отказы инструментальных блоков прессов камерного типа
1.3.3 Многоцикловая усталость
1.3.4 Малоцикловая усталость
ГЛАВА 2 ЭЛАСТИЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРЕССОВОГО ЛИСТОШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
§2.1 Определение НДС полиуретановых конструкций
2.1.1 Основные принципы МКЭ
2.1.2 Программные комплексы на основе МКЭ и их структура.
2.1.3 Математическая постановка задач определения НДС полиуретановых конструкций
2.1.4 Задача о собственных колебаниях неоднородного упругого тела
2.1.5 Построение конечно-элементной сетки
§2.2 Результаты расчетов и оптимизация конструктивных решений для инструментальных блоков прессов камерного типа

§2.3 Разработка критерия малоцикловой усталости для эластичных элементов прессов камерного
типа
§2.4 Разработка и экспериментальное подтверждение способа восстановления циклической стойкости эластичных
конструкції
§ 2.5 Оценка прочностной работоспособности эластичной подушки пресса плунжерного типа
ГЛАВА 3 ПРОЧНОСТЬ АРМИРОВАННЫХ И ОБЛИЦОВАННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
§3.7 Оценка работоспособности валов и роликов, облицованных эластомером
3.1.1 Существующие способы изготовления ремней
3.1.2 Анализ напряженного состояния фрикционного клинового ремня и его оптимизации с позиции равнопрочности
§3.2 Прочность полиуретановых возвратных
пружин
§ 3.3 Приводные ремни: оценка НДС и прочностной
работоспособности
3.3.1 Типовые конструкции валов
3.3.2 Технологии облицовки валов полиуретаном
3.3.3 Температурные критерии работоспособности облицовок валов
3.3.4 Требования к адгезионной прочности валов
3.3.5 Определение адгезионной прочности на образцах
3.3.6 Критериальные оценки
3.3.7 Разработка нового технического решения
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Начиная со второй половины текущего столетия, различные полимерные материалы находят широкое применение во всех отраслях материального производства. В настоящий момент в мире наибольшим объемом выпускаются такие полимерные материалы, как полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и полиуретан /43, 112/. Последний из перечисленных материалов является одним из наиболее универсальных. Спектр применения полиуретанов очень широк, что обусловлено их высокими конструкционными, теплоизоляционными, а также технологическими свойствами.
Впервые полиуретаны были получены в Германии. 1937 год -начало современного направления исследований в области полиуретанов. Именно в этом году Байером и его сотрудниками была открыта реакция полимеризации с участием диизоцианатов. В дальнейшем большая роль в изучении и промышленном производстве различных марок полиуретанов, в том числе и вспененных, а также исходных материалов для изоцианатов принадлежит концернам Bayer (Германия), Du Pont, Monsanto, Mobay (США), ICI (Англия), BASF (Германия), a также ряду отечественных НИИ и НПО.
Серийное крупнотоннажное производство исходных компонентов полиуретанов, а также изделий на его основе, существует менее полувека. Основные вопросы, решаемые учеными и практиками в этой области, связаны с разработкой новых рецептур полиуретанов и технологий их переработки.
Узость отечественного ассортимента выпускаемого сырья с одной стороны сдерживала развитие отрасли переработки пластмасс, и в то же время стимулировала импорт сырья. Так, за 1997 год импорт продукции переработки пластмасс составил 900 млн. долларов США в стоимостном выражении или около 400 тыс. тонн - в материальном. В том числе, импорт пористых плит и рулонных материалов на основе полиуретанов составил в стоимостном выражении 34,5 млн. долларов США.
Повышение цен па импортное сырье и материалы открыло возможность для отечественных производителей увеличить выпуск продукции. По предварительным оценкам выпуск смол и пластмасс в России в 1998 году увеличился на 2-3% по сравнению с 1997 годом 121.
Уникальность полиуретана как конструкционного материала, обусловленная сочетанием высоких прочностных и деформационных характеристик, послужила значительному расширению областей применения полиуретанов. Последнее в свою очередь привело к необходимости оценки прочностной работоспособности конструкций, прежде всего, используемых в машиностроении, например, облицованных валов и роликов, эластичных элементов листоштамповочного

и малоцикловую усталость, если их количество не превышает указанную величину.
1.3.3 Многоцикловая усталость
Для характеристики усталостных свойств каждого конкретною материала используется понятие предела выносливости, под которым подразумевается существование такой амплитуды напряжений, при которой опасное повреждение или разрушение, вызванное усталостью, не может произойти при сколь угодно большом числе циклов нагружения. Гипотеза о существовании предела выносливости, по-видимому, применима к углеродистым сталям при определенных условиях /43/. Однако, для полиуретанов, а также для ряда других материалов, разрушение может произойти и при меньших напряжениях, если число циклов достаточно велико. Для этих материалов под пределом выносливости понимается разрушающее напряжение при заданном количестве циклов. Определение этих параметров связано с проведением натурных испытаний. При этом необходимо учитывать чувствительность их результатов к наличию микродефектов, играющих роль концентраторов и обеспечивающих значительный статистический разброс, а также влияние на результаты масштабного фактора.
Результаты базовых испытаний на усталость представляются обычно в виде регрессионных зависимостей, построенных в логарифмических координатах, между характерным напряжением цикла сг (например, амплитудой, размахом или максимальным напряжением цикла) и числом циклов Мь(а/[и]) до видимого повреждения образца или его разрушения, как представлено на рис.1.15. Здесь [о] - некоторое предельное значение допускаемого напряжения, которое в общем случае имеет свое значение для каждого образца.
Связь между числом циклов до разрушения Л), и базой испытаний Nс(а/[о]) принимается в виде:
Мь(ст/[а})=К(а№}) П.2),
где V- положительный показатель.
В рассмотренных зависимостях а играет роль эквивалентного параметра цикла, выбранного по одному из критериев прочности при сложном напряженном состоянии. Как правило, при исследовании полиуретановых конструкций в качестве эквивалентного параметра цикла выбирают интенсивность напряжений аи.