Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

Эта задача иявляется наиболее важной для аналитического описания процессараздувания поры в резиновом массиве в процессе вулканизации, т.к.разрушение стенок поры (разрастание поры) начинается при превышениивеличины деформации двухосного растяжения некоторого критическогопредела, являющегося разрывным удлинением при данном виденагружения.В качестве следующего шага необходимо провести расчеты попредложенной теории для разных видов упругого потенциала и сравнитьрасчетные данные с результатами эксперимента.1353.МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ НАГРУЖЕНИЯРЕЗИНОКОРДНЫХ КОМПОЗИТОВ3.1Введение (Напряжения и деформации в каркасе и брекере)В предыдущей главе (раздел 2.3) рассмотрены вопросымоделирования произвольного сложного НДС с использованием двухвидов деформирования – простого сдвига и чистого сдвига.

Такоесочетание выбрано не случайно – именно так проще всего представитьдеформацию резины между нитями корда в резинокордном слое.Действительно, нити корда, особенно металлического, имеют гораздоболеевысокуюжесткостьприрастяжении,чемрезина.Экспериментальными исследованиями [268] установлено, что принагружении тороидальной оболочки (шины) внутренним давлением,осевой и боковой нагрузкой, тормозным или ускоряющим моментом, ит.д., резина каркаса или брекера имеет максимальные сдвиговыедеформации до 30% и максимальные нормальные деформации до +15%Корд же растягивается не более чем на 5%, при этом большая часть этойвеличины является статической составляющей, обусловленной внутреннимдавлением.

Амплитуда динамической составляющей4 не превышает 1 –3%. Таким образом, в первом приближении представляется допустимым(особенно для металлокордных систем) пренебрежение растяжимостьюкорда. Этот случай рассмотрен в первом разделе главы.Для моделирования в лабораторных условиях напряжений идеформаций, возникающих на границе «корд-резина» и в резине междунитями корда, предложен для проведения статических (упругопрочностных), динамических (циклических упруго-гистерезисных) иусталостных испытаний вид образца, представляющий собойпрямоугольный фрагмент резинокордного полотна, названный образцом с4В данном случае термин «динамическая составляющая» не имеет классического смысла зависимостиданного показателя от времени или частоты, а характеризует изменение амплитуды от угла поворотаколеса.136«косой нитью» (ОКН).

Название связано с тем, что угол ориентации нитикорда к оси растяжения образца может меняться, обеспечивая разныесочетания нормальных и касательных деформаций (напряжений) награнице корд-резина.Возникает вопрос: а насколько однородным является НДС резинымежду нитями корда, чтобы оправдать применимость предложенных впредыдущей главе расчетных методов? Ответ на этот вопрос дается наоснове прецизионных экспериментов. Вместе с тем следует подчеркнуть,что результаты испытаний ОКН не будут связаны с наличием илиотсутствием рассматриваемой однородности.

Образцы заготавливаются изтого же самого резинокордного полотна, из которого делают шину,поэтому имеющиеся неоднородности в шине будут повторяться вобразцах.В следующем разделе приводится общий случай расчета НДСрезины между нитями корда с учетом конечной растяжимости последних.В этом случае реальное НДС может быть представлено суперпозициейтрех сдвигов – добавляется чистый сдвиг вдоль нитей корда. Дан выводсоотношений, позволяющих рассчитать параметры ОКН, при которыхусловия нагружения резины между нитями корда в рассматриваемойдетали шины соответствуют условиям, возникающим в ОКН при егоиспытаниях.В следующем разделе дан анализ различий в деформационномповедении текстильных и металлических кордов. Рассмотреныкритические условия, при которых резинокордный слой теряетустойчивость, что приводит к продольному сжатию нитей.

Выведенысоотношения, позволяющие учитывать деформируемость нитейтекстильного корда в поперечном и продольном сдвиговом направлениях.Итогом исследований, обобщенных в данной главе, являетсяобоснование использования образцов типа ОКН для воспроизводствареальных условий нагружения, а также разработка математическогоаппарата для расчета параметров ОКН, при которых реализуется НДСшины.1373.2 Резинокордные однослойные образцы с «косой» нитью (ОКН).Критерии однородности деформации резины между нитями кордаАнализ литературы, приведенный в главе 1, позволил заключить, чтодля решения практических задач следует искать компромисс - создаватьобразцы для лабораторных испытаний резинокордных композитов, вкоторых, с одной стороны, реализуется НДС, близкое к реальной ситуациив шине, а с другой стороны - допускающие достаточно строгое применениерасчетно-экспериментальных методов для задания нужного НДС иадекватной обработки результатов испытаний.

В конечном итогеидеальной представляется такая ситуация, когда результаты простыхлабораторных испытаний специальных резинокордных образцовпозволяют с высокой степенью достоверности прогнозировать поведение вэксплуатации резинокордных деталей конкретной шины в конкретныхусловиях. Для решения этой задачи – максимум необходимо использоватьтакой резинокордный образец, который удовлетворял бы следующимусловиям:1. Конструкция образца должна быть по возможности приближена кконструкции деталей брекера и каркаса шин.2. Условия нагружения образца должны отражать условия нагружениябрекера и каркаса шин.3.

На одном типе образца требуется определять равновесные,динамические и предельные характеристики.4. НДС образца должно быть достаточно однородным для обеспечениявозможности пересчета характеристик образца на характеристикирезинокордных деталей шины.5. Конструкция образца должна обеспечивать высокую точность заданияпараметров нагружения и определения результатов испытаний.6. Образец должен быть прост в изготовлении.7.

Должна иметься возможность заготовки того же типа образца из шин.8. Должна быть предусмотрена возможность одновременной установки намашины для усталостных испытаний (УР-500, МРС-2, ММР и др.)138большого числа образцов (до 24) с целью сокращения затрат иуменьшения времени на проведение усталостных испытаний.9. Образец не должен быть массивным для обеспечения высокойоднородности вулканизационной сетки.Всем указанным требованиям в большой степени удовлетворяетрезинокордный образец, представляющий прямоугольный фрагментрезинокордного слоя. Его конструкция отражает конструкцию РКК вшине, т.к.

образец заготавливается из того же резинокордного полотна,которое используется в производстве исследуемой шины. Он прост визготовлении и, как мы увидим ниже, позволяет с высокой степеньюточности воспроизводить то НДС, которое возникает в шине при ееэксплуатации. Один и тот же образец может быть использован встатических, динамических и усталостных испытаниях.Он имеет небольшую толщину, что позволяет гарантироватьоднородность степени вулканизации по всему массиву образца ииспользовать специальные вулканизационные прессы с переменнойтемпературой вулканизации.

Кроме НДС резины между нитями корда инормальных и касательных напряжений на границе «корд-резина», образецсвоей боковой поверхностью имитирует кромку брекера шины, котораяявляется одним из наиболее уязвимых мест шины с точки зрениявозникновения очага усталостного разрушения. Общий вид образцаtnРис. 3.2.1 Схема ОКН и разложение напряжениянормальную к нити корда составляющую n итангенциальную t. на139приведен на рис. 3.2.1.При проведении испытаний образец закрепляется в зажимыиспытательной машины так же, как это делается для полоски резины. Дляопределения величины его общей деформации при упруго-прочностныхиспытаниях следует использовать экстензометр – устройство дляопределения величины растяжения образца в области однородногодеформирования. Следует отметить, что неоднородности, связанные сконцевыми эффектами, простираются в этих образцах существенно дальшеот зажимов, чем неоднородности при испытаниях резиновых полосок.

Поэтой причине размер рабочего участка, как правило, существенно меньшерасстояния между зажимами испытательной машины. Вид образца,а)б)Рис. 3.2.2 Вид образца ОКН: а) - до деформирования, б) - в растянутом виде.который закреплен в зажимы и растянут, представлен на рис. 3.2.2.Образцы, заготовленные из одного и того же материала(резинокордного полотна) могут отличаться один от другого величинойугла , характеризующего наклон нитей корда к продольной оси образца(рис. 3.2.1). Это отличие принципиальное и является центральным местом140при реализации возможности воспроизведения на образце того НДС,которое возникает в шине при ее эксплуатации.

Характеристики

Список файлов диссертации