Нелинейные механические свойства резин и резинокордных композитов и работоспособность деталей шин (1090180), страница 33

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

Текст из файла (страница 33)

Разрушение идетмежду слоем латуни и модифицированным слоем резины.1.3 Граница белого цвета. Разрушение идет по границе между слоемлатуни и стальным кордом.Для текстильного корда:1.4 Граница темного цвета, повторяет рельеф корда. Если исходитьиз того, что резинотекстильный композит состоит из следующих слоев:резина; адгезионный слой; корд, то разрушение идет между резиной иадгезионным слоем.1.5 Граница имеет цвет корда, повторяет рельеф корда. Разрушениепроисходит между адгезионным слоем и кордом.1.6 Граница разрушения имеет ворсистый вид. Разрушениезахватывает поверхность корда.2. Разрушение по резине. Поверхность имеет вид рваного раздира.Рельеф корда не просматривается. Наблюдается при всех усталостныхиспытаний при базах утомления более 1000 циклов.

По этому механизмурвутся все резинотекстильные и резинометаллокордные образцы,изготовленные в лаборатории из обрезиненного корда и вырезанные изготовых шин, при любых значениях угла  между направлением нитикорда и осью растяжения ОКН (от 10о до 90о), при комнатной иповышенной температурах (20оС и 80оС), после всех исследованных видовстарения (тепловое, паро-воздушное, с ограниченным доступом воздуха).3. Разрушение, инициированное раскручиванием нитей корда.Приведенная систематизация явилась обобщением большого числапрочностных и усталостных испытаний практически всех видов кордов,используемых в шинной промышленности.

Из этого правила обнаруженовсего два исключения.Первое: ОКН, заготовленные из каркаса ЦМК шин производства ф.Мишлен, даже в статике разрушаются исключительно по резине, не говоряоб усталости.Второе: ОКН, заготовленные из опытной партии грузовых шин сиспользованием терлонового корда, даже при усталостных испытаниях (не222говоря о статике) разрушались по границе по типу 1.5. (Заметим, что вдальнейшем этот дефект был ликвидирован).Иногда типы разрушения оказываются смешанными. Например, прибазах утомления от 100 до 1000 циклов наблюдается поверхность, когдазоны рваного раздира перемежаются с зонами, где прослеживается рельефкорда.Где тонко, там и рвется. В нашем случае: где менее прочно, там ирвется.

Как же так получается? Один и тот же образец рвется по-разному встатике и при усталостном утомлении. Значит, в статике прочностьграницы ниже прочности резины, а при усталостном утомлении наоборот –прочность резины ниже прочности границы.Попробуем дать объяснение этому с точки зрения механики.Известно, что модуль резины не константа. Значения модуля могутбыть существенно различными в зависимости от вида деформирования.Например, модуль при одноосном растяжении выше модуля при простомсдвиге и ниже модуля при чистом сдвиге. Модуль объемного(всестороннего) сжатия резины на 3 – 4 порядка выше любого модуля придвухосном деформировании.Корд, особенно металлический, значительно более жесткийматериал, чем резина.

Поэтому его поверхность остается недеформированнойпридеформированиивсегоРКК.Значит,приповерхностный слой резины испытывает трехосное НДС, в котором,как указано выше, его модуль очень высок. Если вспомнить, что прирастяжении ОКН нагрузка во всех параллельных сечениях одинакова, томожно заключить, что плотность энергии, накапливаемой в приграничномслое, будет существенно меньше плотности энергии в резине, удаленнойот поверхности корда.

В самом деле, для линейных пружин энергия U призаданном напряжении  имеет вид:E 2    2,22 2Eпоэтому чем выше Е, тем меньше U.Итак, в процессе усталостного утомления плотность энергиидеформации в приграничной резине во много раз меньше, чем в резине,U223удаленной от поверхности. Следовательно, больше утомляться и быстреетерять усталостную прочность будет резина, удаленная от поверхности.Схематично эту картину можно представить следующим образом (рис.резРезинагрГраницакритNкритNРис. 4.4.1 Схема падения усталостной прочностиприграничного слоя и резины вдали от поверхности4.4.1):При однократном утомлении (растяжение с постоянной скоростьюдо разрыва) утомления не происходит и, следовательно, не происходитпадения прочности.

Рвется по границе, значит, статическая прочностьрезины выше, чем границы.В процессе утомления усталостная прочность  падает у резиныбыстрее, чем у приграничного слоя. При некотором критическом числециклов Nкрит прочности рез(N) и гр(N) сравниваются. Далее усталостнаяпрочность резины всегда будет меньше усталостной прочностиприграничного слоя.В приведенных рассуждениях есть дефект. Приграничный слой неабсолютно жесткий, как может показаться из вышесказанного. Дело в том,что он может испытывать сдвиговые деформации без изменения объема.Хотя вероятность этого мала по причине далеко не плоской поверхностикорда.Из приведенных рассуждений и результатов эксперимента следуютопределенные практические выводы.

Может быть, надо больше сил224тратить на улучшение свойств резины, а не границы? Мы к этомувернемся, когда будем анализировать попытки применения предлагаемойметодологии в разделе 5.4.Теперь пора вспомнить про третий вид разрушения – раскручиваниенитей корда. Этот вид наблюдается и в статике, и в усталости. Чаще онпроявляется при   45о. Это связано с тем, что раскручивание происходитпод действием нормальной составляющей общего напряжения, а она темвыше, чем больше угол.Причиной раскручивания является наличие свободных кромок, атакже нарушения, вносимые в строение корда при его резке механическимспособом.

В этой связи важны результаты сравнительных испытаний ОКН,заготовленных механическим способом (пневмо - или электроножницы) ис помощью лазера.Данный вид разрушения особо важен, т.к. он характерен для одногоиз наиболее уязвимых мест шины – кромок брекера.В процессе испытаний определяли разр., разр., 10, 20, 30, 40, 50,lgN(lg), а также те же показатели после паро-воздушного старения(Т=90С, t=96час).

ОКН на основе резины 2э-2551 с кордом 28л22.Некоторые предварительные результаты следующие.1. При испытаниях на прочность ОКН, заготовленных механическимспособом, наблюдалось распутывание нити корда по кромкам. Для ОКН,заготовленных лазером, такого вида разрушения не наблюдалось. По этойпричине разр. и разр образцов с лазерной резкой несколько выше. Та жетенденция наблюдается и при усталостных испытаниях, причем разбросданных меньше для образцов с лазерной резкой.2. После паро-воздушного старения свойства ОКН с механическойрезкой падают больше, чем свойства ОКН с лазерной резкой.

Возможноеобъяснение - в затруднении проникновения влаги через торцы корда,заваренные лучом лазера.3. Режим резки лазером требует оптимизации. Мощность лучадолжна быть достаточно высокой для обеспечения меньшего нарушенияструктуры резины, но вместе с тем не слишком большой для хорошегозаваривания (заплавления) торцов корда, а не испарения металла.2254 Работу следует выполнить для сырого РК - полотна с последующейвулканизацией ОКН, что представляет собой дальнейшее приближение кусловиям заготовки брекера в технологическом процессе.Приведенные выводы не подкреплены, как обычно, таблицами играфиками.

Эти данные в настоящее время конфиденциальны.4.5Коммутативность усталостной выносливостиДо сих пор мы изо всех сил убеждали читателя, что предлагаемаянами методология очень хорошо воспроизводит реальные условияизготовления и нагружения шины. При этом мы как бы забывали, чтоусталостные испытания наших образцов мы проводим в условияхпостоянства (почти постоянства) деформации вплоть до разрушения, ашина катится по реальной дороге, где гладкая поверхность частоперемежается с ухабами, где приходится тормозить, поворачивать,наезжать на камни.Возникает вопрос: как учесть в лабораторных испытаниях указанныефакторы?Проще всего было бы создать машину для усталостных испытаний,которая бы воспроизводила спектральную плотность воздействия дорогина шину. Но такой машины в настоящее время не существует, поэтомуприходится использовать иные методы.Первый метод: объявим, что фактические неровности дороги несущественны и что такой же результат можно получить, задав некоторуюсреднюю нагрузку.

Тем более что на этом основаны все стендовыеиспытания шин.Мы бы этим первым методом и ограничились, если бы не быловторого метода, на котором остановимся более подробно.Говорят, что два оператора коммутируют, если результат ихпоследовательного действия на какую-либо функцию не зависит оточередности действия операторов.226Если окажется, что результат действия на резиновый илирезинокордный образец двух усталостных воздействий окажетсяодинаковым независимо от их последовательности, то это позволитзаменить реальный спектр нагрузок ступенчатым.

Каждая «ступенька»будет соответствовать величине спектральной плотности для даннойнагрузки.Иными словами, вся область действующих нагрузок делится на Nинтервалов. При каждой деформации i, соответствующей нагрузке i (i =1,…, N), образцы испытываются время, пропорциональное числукилометров, которое шина проехала при данной нагрузке i. Если приизменении последовательности приложения усталостных нагрузок общаяходимость не изменится, то можно утверждать, усталостные воздействиякоммутируют.Проверку выполнения принципа коммутативности проводилиследующим образом.

Характеристики

Список файлов диссертации