Особливості розрахунків гумометалевих елементів з урахуванням ефекту об’ємного стиску

Abstract

Розглядаються масивні гумометалеві деталі виконані з середньонаповнених матеріалів (30-60 мас.ч. технічного вуглецю). При гармонійному навантаженні такі деталі демонструють ефект фізичної нелінійності навіть при малих деформаціях. В цьому випадку динамічні характеристики гуми залежать від амплітуди напружень і деформацій. При використанні тонкошарових елементів при досить великих величинах відношення радіусу елемента R до товщини шару гуми hр (тобто R/hр) можливий прояв ефекту об’ємного стиску. В цьому випадку об’ємний модуль стиску K набагато більше ніж модуль Юнга і це необхідно враховувати при розрахунках конкретних гумометалевих деталей. Розглядається алгоритм розрахунків жорсткісних і дисипативних параметрів деталей. Об’ємна поведінка матеріалу моделюється гіпотезою ν = 0,495 (ν – коефіцієнт Пуассона), що характерно для елементів зі слабостискаємих еластомерів.

Рассматриваются массивные резинометаллические детали, выполненные из средненаполненных материалов (30-60 масс.ч. технического углерода). При гармонической нагрузке такие детали демонстрируют эффект физической нелинейности даже при малых деформациях. В этом случае динамические характеристики резины зависят от амплитуды напряжений и деформаций. При использовании тонкослойных элементов при достаточно больших величинах отношения радиуса элемента R к толщине слоя резины hр (т.е. R/hр) возможно проявление эффекта объёмного сжатия. В этом случае объёмный модуль сжатия K намного больше, чем модуль Юнга и это необходимо учитывать при расчётах конкретных резинометаллических деталей. Рассматривается алгоритм расчётов жесткостных и диссипативных параметров деталей. Объёмное поведение материала моделируется гипотезой ν = 0,495 (ν – коэффициент Пуассона), что характерно для элементов из слабосжимаемых эластомеров.

In the article, massive rubber-metal elements made of medium-filled materials (30-60 mass fractions of carbon black) are considered. When load is harmonic, these elements demonstrate effect of physical nonlinearity even at small deformations. In this case, rubber dynamic characteristics depend on amplitude of stresses and deformations. When thin-film elements are used and ratio of radius of element R to the thickness of the rubber layer hp (i.e. R/hp) is sufficiently great, effect of bulk compression can occur. In this case, compression modulus K is much greater than the Young’s modulus, and this fact should be taken into account while calculating specific rubber-metal elements. An algorithm for calculating the stiffness and dissipative parameters of the element is considered. Behavior of material volume is modeled by the hypothesis ν = 0.495 (ν is Poisson’s ratio), which is characteristic for elements made of weakly compressible elastomers.