Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 32
Текст из файла (страница 32)
обр10 цикл вар.откл.1 20, 10Л22/15 16,6 Н20 0,2415 646,143,43192 20, 10Л22/15 26,2 Н20 0,6607 118,329,6613Н3 20, 10Л22/15 5020 0,52654,3539,10174 45, 10Л22/15 24,8 Н19 0,6982 451,041,77195 45, 10Л22/15 15,4 Н20 0,4883 2365,8 27,85126 90, 10Л22/15 11,5 Н20 0,4897 3214,9 17,4187 90, 10Л22/15 17,1 * 23 1,2734 1249,2 27,80118 90, 10Л22/15 22,9 Н21 0,7642 411,919,879Н9 20, 28Л22/15 9,920 0,7112 3632,3 18,97810 20, 28Л22/15 17,6 Л.Н 22 0,7641 859,45,66+3811 20, 28Л22/15 26,1 Н1216,7 Л.Н20, 4Л271320, 4Л2725,5Н18190,15730,732782,0902,620,865,75200,567977,739,82-2710+43-3018Доверинт.12315,40,884,728924514235302+328-23780+384-26913,6* - расчет производился по зависимостям, справедливым для нормальной функции распределения.Таблица 4.3.5 Результаты статистической обработки усталостных испытанийрезинотекстильных ОКН.№типдеф вид колсредн.
коэфотн.Довер.23РКК% Ф.Р. обр10 цикл вар, % откл.инт. 103ЛН120П824 0,1603 1764,4 14,83 +15,5+273,4823420П20П13А21328ННЛН2525250,5521 65,4720,3516 14,0880,5799 6280,625,9646,6715,57513А21ЛН240,2486 161,6615,03613А32ЛН250,301953,1116,39723К10ЛН250,4375 1051,718,28823К21ЛН250,478297,7718,39923К32ЛН250,592025,1114,44-13,510,2±18,3+21,0-17,4+18.00-9,7+10,5-9,5+25,3-20,2+16,3-14,0+20,0-16,7-238,19±6,678±2,578+1318,93-1092,82+29,1-15,68+5,58-5,05+266,08-212,44+15,94-13,69+5,02-4,19214Рассмотрим влияние угла на усталостное поведение образцов,изготовленных из одного и того же материала (упруго-прочностныесвойства даны на рис.
4.2.4). На рис. 4.3.10 представлены результатыусталостных испытаний образцов ОКН в режиме заданных деформаций.Из рисунка видно, что кривые для образцов с углом =45 и 90пересекаются и их усталостная выносливость в области малых деформаций(порядка 10%) близка.На рис. 4.3.11 представлены результаты усталостных испытаний врежиме заданных напряжений. Из рисунка видно, что по результатамстатических испытаний образцы с углом 20 имеют более высокуюпрочность, но наименьшую усталостную выносливость в области малыхнапряжений по сравнению с образцами с другими углами расположениянити корда.На рис. 4.3.12 представлены результаты усталостных испытанийобразцов ОКН в режиме заданной плотности энергии деформации. Изрисунка видно, что при плотности энергии деформации порядка 0,2мДж/м3 все образцы имеют примерно одинаковую усталостнуювыносливость. Однако при переходе в область с меньшими значениямиэнергий, наблюдается уменьшение усталостной выносливости образцов, вкоторых преобладают касательные напряжения.Пересечения, которые имеют усталостные кривые, свидетельствуютоб изменении ранжирования РКК в зависимости от условий нагружения иНДС, реализуемого при испытании образца.
Этот результат перекликаетсяс выводами, сделанными ранее.Из всего вышесказанного можно заключить, что при оценке влабораторных условиях работоспособности резинокордных деталей шиныследует учитывать НДС, которое реализуется в исследуемой детали шины.Также важно учитывать нелинейный характер зависимости (), чтосущественно при использовании расчетных методов механики шин.Несоблюдение этих требований может привести к ошибкам при выбореоптимальных рецептур резин и типов кордов.215Из сравнения результатов статистической обработки (таблицы 4.2.6 и4.3.4) видно, что усталостные испытания имеют несколько большийразброс показателей, чем упруго-прочностные испытания. Данный выводперекликается с выводами, сделанными ранее.890, 10Л22/1545, 10Л22/15Lg N [ц и к л ы]620, 10Л22/15420101201,339,81,679,41,9158,5Д е ф о р м а ц и я, %Рис. 4.3.10 Зависимость усталостной выносливости от деформации ОКН сразличным углами2,2216890, 10Л22/1545, 10Л22/15Lg N [ц и к л ы]620, 10Л22/15420-0,10,790,151,40,42,54,50,650,97,9Н а п р я ж е н и е, МПаРис.
4.3.11 Зависимость усталостной выносливости от напряжения ОКН сразличными углами890, 10Л22/1545, 10Л22/15Lg N [ц и к л ы]620, 10Л22/15420-1,20,06-0,7-0,20,30,80,226,30,6П л о т н о с т ь э н е р г и и д е ф о р м а ц и и, МДж /м.кубРис. 4.3.12 Зависимость усталостной выносливости от плотности энергиидеформации ОКН с различными углами.217Влияние температуры испытанияКак было сказано выше, при эксплуатации шины в ней развиваютсяповышенные температуры (100-120С), которые влияют на механическиесвойства материалов и могут привести к еѐ разрушению.В данном разделе изучено влияние повышенной температуры наработоспособность материала в изделии.Проводили усталостные испытания образцов ОКН на основеодинаковой резиновой смеси 2э2560 и двух различных типов корда 4Л27 и10Л22/15, с углом =20, свулканизованных в изотермическом режиме155С, 15 мин.
Образцы испытывали при повышенной (Т=80С)температуре.На рис. 4.3.13 представлены результаты усталостных испытаний врежиме заданных деформаций. При статических испытаниях происходитсущественное изменение свойств образцов от температуры испытания.Однако усталостные кривые близки.На рис. 4.3.14 представлены результаты испытаний образцов врежиме заданных напряжений. Повышение температуры, существенновлияющее на прочность при однократном растяжении, незначительносказывается на результатах усталостных испытаний.
Однако заметнатенденция к расхождению кривых в области малых напряжений идеформаций.На рис. 4.3.15 представлены результаты испытаний в режимезаданной плотности энергии деформации. Описание предыдущихграфиков полностью соответствует описанию данного рисунка. Однакоранжировка РКК в различных режимах нагружения различная, чтонеобходимо учитывать при проведении сравнительных испытанийразличных РКК.Из анализа усталостных кривых видно, что при повышенныхтемпературах усталостная выносливость образцов практически неизменяется, в то время как прочностные свойства изменяютсясущественно. Представленные данные позволяют утверждать, чтоповышение температуры до 80С не оказывает существенного влияния на218работоспособность РКК. Результаты статических испытаний иусталостных испытаний в области больших деформаций (напряжений,энергий деформации) показывают их существенную зависимость оттемпературы: снижение прочности и разрывной деформации.
Этосвидетельствует о том, что механизм прочности при статическом иусталостном нагружении различный. В разделе 4.4 мы обсудим причиныэтого с точки зрения механики нагружения.Наблюдаемое расхождение кривых растяжения ОКН в областималых деформаций говорит о том, что для получения достовернойинформации о поведении резинокордного композита в шине следуетучитывать все перечисленные выше факторы и проводить испытания прирабочей температуре реального изделия в области деформаций инапряжений, характерных для работы РКК в шине.8Lg N [ц и к л ы]6410Л22/15 Т=20 С10Л22/15 Т=80 С24Л27 Т=20 С4Л27 Т=80 С0101181,25321,5561,75Д е ф о р м а ц и я, %Рис. 4.3.13 Зависимость усталостной выносливости от деформации ОКН прикомнатной и повышенной температурах испытания10022198Lg N [ц и к л ы]6410Л22/15 Т=20 С210Л22/15 Т=80 С4Л27 Т=20 С4Л27 Т=80 С00,79-0,11,60,23,20,56,30,812,61,1Н а п р я ж е н и е, МПаРис.
4.3.14 Зависимость усталостной выносливости от напряжения ОКН прикомнатной и повышенной температурах испытания.Lg N [ц и к л ы]86410Л22/15 Т=20 С10Л22/15 Т=80 С24Л27 Т=20 С4Л27 Т=80 С00,05-1,30,14-0,85Плотность0,4-0,41,10,05э н е р г и и д е ф о р м а ц и и,МДж / м. куб.Рис. 4.3.15 Зависимость усталостной выносливости от плотности энергиидеформации ОКН при комнатной и повышенной температурах испытания.3,20,52204.4 Характер разрушения ОКН.
Различие законов сниженияусталостной прочности границы «корд-резина» и резины междунитями кордаКроме прочностных, усталостных и динамических показателей,имеющих численные значения, важную роль играет качественныйпоказатель - характер разрушения РКК в процессе эксплуатации. В самомделе, детальное знание места и механизма образования и разрастания очагаразрушения позволит укреплять наиболее слабое звено РКК – границу«корд-резина» или резину между нитями корда.По результатам проведенных испытаний были выявлены следующиевиды разрушения ОКН.1.
Разрушение по границе «корд-резина». Наблюдается припрочностных испытаниях (растяжение с постоянной скоростью доразделения образца на части). По этому механизму рвутся всерезинотекстильные и резинометаллокордные образцы типа ОКН,изготовленные в лаборатории из обрезиненного корда и вырезанные изготовых шин, при любых скоростях растяжения (от 0.1 мм/мин до 1000мм/мин), при любых значениях угла между направлением нити корда иосью растяжения ОКН (от 10о до 90о), при комнатной и повышеннойтемпературах (20оС и 80оС), после всех исследованных видов старения(тепловое, паро-воздушное, с ограниченным доступом воздуха).
Такженаблюдается при усталостных испытаниях при базах утомления до 100циклов.Разрушение по границе имеет свои особенности длярезинотекстильных и резинометаллокордных образцов.Для металлического корда:1.1 Граница темного цвета, четко повторяет рельеф корда. Еслиисходить из того, что РКК состоит из следующих слоев : резина;модифицированный тонкий слой резины; латунь; сталь, то указанный видразрушения проходит по границе между резиной и тонкиммодифицированным слоем.2211.2 Граница желтого цвета без следов резины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
