Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 26

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

Текст из файла (страница 26)

вyОКН растяжимость нитей корда при используемых размерах образцовпрактически отсутствует. В металлокордных системах можно считатьнаправления главных осей совпадающими для ОКН и шины.Удлинения по главным осям 1 и 2 определяются из соотношения(3.4.12),вкотороеподставленызначенияtg1,2,определенныевыражениями (3.4.17).Величина y, входящая в (3.4.12), связана с нормальной деформациейОКН nокн первым из соотношений (3.4.8). Выведем зависимость167удлинения ОКН окн от нормальной составляющей деформации резинымежду нитями корда ОКН.резnокн .

Из геометрии деформирования ОКНможно получить (рис. 3.2.4):bb01 окнрезnокн (3.4.20)где:d0,h0d0 - диаметр нити корда,h0 - расстояние между нитями корда в исходном состоянии,b0 - ширина ОКН в исходном состоянии,b - ширина ОКН в результате деформирования.Зависимостьbот окн не является геометрически обусловленнойb0величиной.

Она определяется свойствами деформируемого материала, т.е.резины между нитями корда. Строго определить эту связь можно изаналитической зависимости плотности энергии деформации резины отинвариантов тензора деформации, что сделано в разделе 3.3.В практических целях можно ограничиться менее строгим подходом– определить зависимостьbb0от окн экспериментально. Для этогопроведены прямые эксперименты (рис. 3.4.4 и 3.4.5), в результате которыхполучена зависимостьbот окн для разных значений 0. Получено, что вb0пределах изменения окн от 1 до 2 эта зависимость аппроксимируетсяпрямой линией:b= 1-окн = 1- (окн-1)b0(3.4.21)Значения  для данного резинокордного полотна определяютсятолько величиной 0. Будем считать функцию (0) известной.1681Относительная ширинаобразцов0=900,90=200,80=600=300=450,700,20,40,60,81Деформация образцов ОКНРис.

3.4.4 Зависимостьbb0от окн для РКК на основе металлокорда 28Л22/15.Относительная ширина образцов10,90=750=54,50,80=300=900,70=580,60Рис. 3.4.5 Зависимость0,350,71,05Деформация образцов ОКНbот окн для РКК на основе корда 13 АТЛ-ДУ.b0С учетом (3.4.21) соотношение (3.4.20) принимает вид:1,4169резnокн  окн (1  ( окн  1))  1(3.4.22)Из (3.4.22) нетрудно выразить окн через резnокн : окн 1    (1  ) 2  4 (  резnокн  (1  ))(3.4.23)2Перед корнем следует выбрать знак «-», т.к. в противном случае при 0,  окн , что лишено смысла.

Заметим, что из (3.4.20) следуетважный вывод: при неизменности b в процессе деформации величина.резnокн не зависит от 0.Запишем связь величины нормальной деформации резины междунитями корда резnокн с общей деформацией ОКН в нормальномнаправлении, используя (3.4.20):резnокн  nокн  1(3.4.24) nокн  резnокн  (1  )  (3.4.25)Отсюда следуетВеличина простого сдвига резины между нитями корда рез связана спараметрами ОКН и величиной его удлинения соотношением (рис.

3.2.4): рез  окн  cos   cos  0.d0 окн  sin  c0(3.4.26)Составляющая простого сдвига всего ОКН  из соотношения (3.4.7)имеет вид:h  d0.hПодставив (3.4.26) в (3.4.27), получим   рез окн  cos   cos  0. окн  sin Здесь использовано (рис. 3.2.3):h   окн  c 0  sin(3.4.27)(3.4.28)170Таким образом, получены все соотношения, позволяющие наобразцах типа ОКН воспроизводить деформированное состояние,реализуемое в данной детали шины.Если в шине измерены не деформации, а нагрузки на границе «кордрезина», то для имитации этих нагрузок на ОКН окажутся полезнымиследующие соотношения:Pn=Psin - нормальная составляющая нагрузки P, действующая награнице «корд-резина»,Pt=Pcos - тангенциальная (касательная) составляющая нагрузки P,n Pn P  sin   sin  0- нормальное напряжение на границе,Sd  b0(3.4.29)t SPt P  cos   sin  0- касательное напряжение на границе,Sd  b0d  b0- площадь сечения ОКН, по которому идет разрушение,sin  0n tg - соотношение нормальных и касательных напряжений наtгранице «корд-резина».Используя соотношение (3.4.21) и имея в виду, чтоbsin ,b0 sin  0(3.4.30)можно варьированием 0 и P получить требуемые значения n , n/t.Приведенный в настоящем разделе подробный анализ достаточнострого учитывает все факторы, характеризующие локальное НДС в данномместе слоя каркаса или брекера, и все особенности деформирования ОКН.В реальности, учитывая ограниченную точность тензометрическихизмерений НДС шины, вполне достаточно ограничиться менее подробноймоделью.

В частности, можно пренебречь изменением ширины ОКН придеформациях образца 10-15%, соответствующих реальным условиямэксплуатации. Также можно пренебречь растяжимостью нитей корда вшине, особенно в резинометаллокордных деталях, имея в виду, что модуль171корда на 2 - 3 порядка выше модуля резины. Погрешности, привносимыеуказанными допущениями, могут быть оценены экспериментально.Можно утверждать, что использование в полном объеме результатовпроведенного исследования будет наиболее эффективно дляусовершенствованных методов изучения механики шин, учитывающихнелинейное поведение резины.Приведем в табл.

3.4.1 примеры применения изложенной теории кшинам.Таблица 3.4.1 Расчетные параметры образцов для моделирования НДС шин.Точка шиныИсходныеданныеРасчет шиныРасчет ОКНКаркас шины 175/70 Р13. Корд - 13 АТЛ-ДУ (Данные работы [143]Каркас вточкеэкватора.Каркас вточке кромокбрекера.Каркас вточкесерединыбоковойстенки.ок= 1,015мер= 1,007шин = 0шин = 0,587окн = 0,7ок= 1,04мер= 1,009шин = 0,12шин = 0,587окн = 0,7ок= 1,045мер= 1,0095шин = 0,11шин = 0,587окн = 0,7рnезШИН = 1,027рnезОКН = 1,034рез = 01 = 1,0272 = 1,007окн рез=00 = 88,5окн = 1,017рnезШИН = 1,059рnезОКН = 1,068рез = 0,211 = 1,1542 = 0,926окн рез= 0,204рnезШИН = 1,070рnезОКН = 1,080рез = 0,191 = 1,1512 = 1,938окн рез= 0,1840 = 29,5окн = 1,0510 = 35,5окн = 1,058Каркас крупногабаритной ЦМК шины. Корд 28Л22/15(Данные работы [150])Каркас вок= 1,011рnезШИН = 1,013рnезОКН = 1,030точкемер= 1,017окнрез = 0,16середины рез= 0,156шин = 0,09боковой1 = 1,1000 = 21,5шин = 0,443стенки.2 = 1,936окн = 1,028окн = 0,528172Брекер шины 175/70 Р13.

Корд 10Л22/15 (Данные работы [269])Двухслойные ОКНБрекер вок= 1,0171 = 1,0310 = 20точке кромок2 = 0,750мер= 0,9окн = 1,014брекера.2 (мер) = 0,861шин = 0,443/ расчет /окн = 0,489 = 20Следующим шагом с целью уточнения сложного НДС резины врезинокордных деталях шины будет учет не только продольной жесткостинитей корда, как в настоящем разделе, но и ее поперечной и продольнойсдвиговой жесткости, что относится ко всем неметаллическим кордам. Обэтом речь пойдет в разделе 3.5.3.5 Различия в механике поведения ОКН с металлическим итекстильным кордами.

Расчет НДС ОКН с текстильным кордомВ предыдущих разделах нити корда рассматривались абсолютножесткими (кроме раздела 3.4, где учитывалась продольная жесткость кордана растяжение). Это не давало возможности сопоставлять расчетные иэкспериментальные результаты при условиях перехода нитей корда в ОКНот растяжения к сжатию. Такой режим работы нитей текстильного кордаможет возникать в каркасе шины при некоторых экстремальных условияхеѐ эксплуатации.Кроме того, нить корда, особенно текстильного, имеет конечнуюжесткость в поперечном направлении и при продольном сдвиге.В данном разделе излагается метод расчета НДС резинокордныхсистем на основе текстильного корда с учетом коэффициентов Gkор и Еkор,характеризующих продольную сдвиговую и поперечную нормальнуюжесткости корда.

Эти свойства корда могут реализоваться в ОКН.Явление сжатия нити корда каркаса шины имеет место приэксплуатации шин с многослойным каркасом, как радиальной, так идиагональнойконструкции[270,271,272].Определениеработоспособности резинокордного слоя в условиях сжатия нити корда173представляется весьма актуальной задачей, поскольку изменениегеометрических параметров корда в процессе нагружения резинокордногослоя неблагоприятно сказывается на работоспособности изделия [183,273]. Таким образом, необходимо иметь возможность описывать процессдеформирования резинокордного композита в условиях сжатия нити кордав продольном направлении.На первом этапе решения следует найти область значений угловнаклона нитей корда в ОКН, при которых наблюдается сжатие нити корда.Для этого рассмотрим поведение нити корда в образце.Предположим, что нить корда при продольном сжатии ведет себяаналогично резине, то есть модуль корда на сжатие не отличается отмодуля резины на сжатие.

Это предположение принято на основаниисравнительного анализа эксперимента по растяжению ОКН с 0 = 90 ирастяжению образца резины (рис. 3.5.1).Поперечное сокращение образцов 1,110,90,80,7ОКН-900,6РЕЗИНА0,511,31,61,9Степень удлинения образцов .2,22,5Рис. 3.5.1 Зависимость степени поперечного сокращения от степени удлиненияобразцов резины и ОКН с текстильным кордом с углом =900174l0b00h0lPPbhРис. 3.5.2 Образец ОКН с деформируемыми нитями корда: сверху - додеформации, снизу - в деформированном состоянии.На основании зависимости степени поперечного сокращенияпредставленных образцов от степени их удлинения (рис. 3.5.1) можносделать вывод, что отклонение 2 окн от 2 рез достаточно мало (не более10%).Запишем соотношения, позволяющие рассчитать длину нити корда вдеформированном ОКН с учетом принятых выше приближений.Рассмотрим образец ОКН до и после деформирования (рис.

3.5.2).Исходя из однородности резины, еѐ несжимаемости и принятыхранее допущений, имеем:bb0 окнb0= l0 sin0h0= l0 cos0h = h0 окнЗдесь: окн - степень удлинения образца;0,  - угол наклона нити к оси растяжения образца до и последеформации;b0, b- ширина образца до и после деформации;(3.5.1)175l0, l - длина нити до и после деформации.Длина нити корда в деформированном состоянии может бытьопределена из соотношения:l2=b2+h2.(3.5.2)Подставив (3.5.1) в (3.5.2), получим соотношение, связывающееотносительную длину нити корда с параметрами образца:l 2  sin 2  022cos0окн l 02   окн(3.5.3)Для того, чтобы определить точки максимальной степенисокращения длины нити, требуется продифференцировать соотношение(3.5.3) по окн и приравнять полученную зависимость к 0.

Характеристики

Список файлов диссертации