Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Согласно [201] на эксплуатационные испытания по дорогамдвух групп, в которых участвуют 13-16 автопредприятий, передается 400грузовых шин. Интенсивность эксплуатации подвижного состава при этомсоставляет 4-6 тыс. км. в месяц. Даже при одновременном началеиспытаний во всех автопредприятиях их продолжительность составит от 3до 5 лет. С целью сокращения этих сроков сделана попыткапрогнозированиярезультатовэксплуатационныхиспытанийпонезавершенному объему вышедших из эксплуатации шин, не более 25 –30%.
В основе метода лежит обобщение экспериментальных данных,представленное в виде полинома пятой степени. Зная коэффициенты этогополинома, которые, как оказалось, мало зависят от условий испытаний,можно с разумной точностью предсказывать результаты испытаний понебольшому числу разрушившихся шин.Указанная работа не имеет прямого отношения к РКК, т.к. в нейанализируется износ. Мы привели ее здесь с методическими целями, чтобыпродемонстрировать аналитические возможности прогнозированияработоспособности.
Ту же методологию можно применить и для анализадефектов резинокордных деталей шин.В работе [202] в линейном приближении предложено решение длясдвиговой деформации оболочки в виде двухслойной резинокорднойсистемы. Диаметр нити корда в расчет не входит, тем самым исключаетсярассмотрение истинной деформации резины между нитями корда.64Результаты работы [202] используются авторами в работе [203],посвященной прогнозированию работоспособности резинокордныхоболочек подушечного типа.
В качестве критерия работоспособностипринято число циклов до разрушения в режиме усталостного нагружения.За основу берется экспериментальная усталостная кривая, котораяописывается прямой линией в двойных логарифмических координатах. Вкачестве критерия разрушения используется амплитуда сдвиговойдеформации того места оболочки, где чаще всего наблюдается разрушение.К данной работе два замечания. Первое – реальная усталостнаякривая не является прямой в указанных координатах.
Второе – условиянагружения образцов для усталостных испытаний (тензор деформациирезины между слоями и нитями корда) не соответствуют «шинным»условиям.Авторы [204] использовали вероятностные методы при исследованиипрочности и надежности резинокордных оболочек (РКО). Результатыиспытаний рассматриваются как случайные события и для их обработкииспользуются методы теории вероятностей и математической статистики.На первом этапе определяется закон распределения случайной величины.Показано, что прочность оболочек описывается чаще всего нормальным илогарифмически нормальным законами распределения. Исследовали такжевлияние масштабного фактора на прочность и надежность РКО.
Получилизависимости, позволяющие оценивать влияние запаса прочности нанадежность РКО различных типов. Разработали и применили алгоритммоделирования на ЭВМ кривых усталостной прочности.В работе [205] рассмотрены кромочные эффекты в слоистыхрезинокордных композитах. В области пограничного слоя вдольсвободных кромок слоистых резинокордных композитов возникаютнормальное и сдвиговые межслойные напряжения. Эти напряженияпоявляются вследствие различия упругих свойств в смежных совместнодеформирующихся слоях и наличия градиентов напряжений в плоскостислоев. Они могут возникать в результате механического, термического иливлажностного воздействия. Межслойные напряжения могут приводить кразрушению конструкции расслоением при нагрузках, значительно меньше65предельных, соответствующих разрушению в плоскости моно - слоев, идолжны учитываться при проектировании.Выводы данной работы очень важны. Они указывают нанеобходимость учета тех факторов, которые до сих пор не выходили врасчетных работах на первое место по своей значимости, но о которыххорошо знают специалисты, анализирующие характер разрушений вшинах, вышедших из эксплуатации.
Однако авторы [205] не даютрасчетных рекомендаций для решения поставленных проблем, что,впрочем, нельзя ставить им в вину ввиду сложности проблемы.Результаты исследований межслойных эффектов в композитныхматериалах приведены в статьях [206, 207, 208, 209, 210], собранных водном сборнике. В [206] дан исторический и технический обзорэволюционного развития моделей поведения, которые привели к такназываемой глобально-локальной модели, основанной на экспериментах.Указанная модель – это приближенный подход, основанный навариационной теореме Рейсснера, для предсказания поля напряжений вслоистых композитах. Он применен здесь для изучения природынапряжений вблизи свободной кромки слоистого композита.
В [207] данобзор некоторых работ по моделированию с использованием МКЭ врамках принципов классической механики разрушения для изученияначала расслоения на свободной кромке слоистого композита. В [208] спомощью экспериментальных методов исследовано поведение слоистыхкомпозитов до и после начала расслоения.
Описаны методы наблюдения заначалом расслоения и управления им, а также теории разрушения, включаявзаимодействие трещин. В [209] обсуждаются проблемы методовиспытаний, используемых для изучения расслоения. Хотя предметисследований имеет экспериментальную природу, представленырезультатыаналитическогомоделирования,необходимогодляобоснования выбранных методов в реализации процедур обработкиданных.
В [210] содержится обзор инженерных методов анализанапряжений на свободной кромке. Приведены экспериментальные данныео жесткости исследованных слоистых пластиков, начале расслоения накромке, предельной несущей способности стержней и закону изменения66деформаций по толщине пакета в области свободной кромки. Детальноисследованы методы, повышающие сопротивление расслоению, такие, каквведение податливых слоев. Экспериментальные результаты качественнохорошо подтверждают предложенную модель.В указанных работах исследовано поведение пластиков,армированныхвысокопрочнымволокном,поэтомупрямоераспространениеаналитическихиэкспериментальныхметодовисследования и полученных результатов на эластомерные композиты неправомерно, однако общие идеи вполне могут быть использованы.Существует еще ряд опубликованных работ, посвященных проблемеэкспериментального изучения упруго-прочностных и усталостных свойстврезинокордных композитов.
В работе [211] применялись однослойные идвухслойные модельные образцы различного типа, вырезанные изобрезиненного металлокордного полотна. Изучалась их усталостнаявыносливость и характер разрушения. Показано, что разрушение образцовначинается с образования трещин в резине вблизи концов нитейметаллокорда, аналогично тому, как это происходит в брекере шин при ихэксплуатации. В работе использована гипотеза о том, что критериемусталостного разрушения образцов является энергия раздира.
Выведенысоотношения, позволяющие предсказывать усталостную выносливостьрезинокордных образцов на основании определенной в экспериментескорости разрастания трещин. Результаты по скорости разрастания трещинполучали путем динамических испытаний резиновых образцов в условияхчистого сдвига. Показано достаточно хорошее соответствие расчетныхданных с результатами эксперимента по определению усталостнойвыносливости резинокордных образцов. Существенным в данной работеявляется то, что энергия раздира получена из испытания резиновыхобразцов. Это обстоятельство указывает на то, что усталостное разрушениеРКК идет по резине, а не по границе «корд-резина». Данный вывод имеетпринципиальное значение, т.к.
из него следует, что слабым местом,которое следует укреплять, является резина, а не граница «корд-резина». Кнедостаткам работы можно отнести то, что энергия деформированиязависит от вида НДС, возникающего при нагружении материала, а в67предлагаемом подходе она определяется в одном НДС – чистом сдвиге. Вработе [212] изучались четырехслойные резинокордные образцы на основетекстильного и металлического корда. Показано, что разрушение образцовинициируется в форме нарушения связи «корд-резина» вокруг концовкорда, которое разрастается до полного разрушения образца. Величиныдеформаций межслойного сдвига, как показано, зависят от ширинырезинокордных образцов и максимальные деформации достигаются наконцах образцов, где начинается разрушение связи «корд-резина».Статическое разрушение образцов определяется процессами межфазногоразрушения связи «корд-резина». Усталостное разрушение резинокордныхобразцов зависит от скорости разнашивания (ползучести) образцов иразрушение возникает, когда накопленная деформация ползучестидостигает уровня статической деформации разрушения.Работа [213] является логическим продолжением предыдущейработы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
