Дирда В.І., Калганков Є.В., Цаніді І.М., Черній О.А., Толстенко О.В., Деркач О.Д., Кабат О.С. Особливості розрахунків гумометалевих елементів з урахуванням ефекту об’ємного стиску

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2018
Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-138

Особливості розрахунків гумометалевих елементів з урахуванням ефекту об’ємного стиску

Дирда В.І., Калганков Є.В., Цаніді І.М., Черній О.А., Толстенко О.В., Деркач О.Д., Кабат О.С.

Автори:

Дирда В.І., д-р техн. наук, професор (ІГТМ НАН України)

Калганков Є.В., аспірант (ІГТМ НАН України)

Цаніді І.М., аспірант (ІГТМ НАН України)

Черній О.А., аспірант (ІГТМ НАН України)

Толстенко О.В., канд. техн. наук, доцент (ДДАЕУ)

Деркач О.Д., канд. техн. наук, доктор філософії, доцент (ДДАЕУ)

Кабат О.С., канд. техн. наук, доцент (ДДАЕУ)

УДК 622.73:621,926.002.75

Мова: Українська

Анотація.

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 n = 0,495 (n – коефіцієнт Пуассона), що характерно для елементів зі слабостискаємих еластомерів.

В основі розрахунків лежить введення універсального конструктивно-деформаційного параметра b, який дозволяє встановити параметри жорсткості й температури дисипативного розігріву для елементів різної конфігурації, виконаних з середньонаповнених гум, з урахуванням ефектів фізичної не лінійності.

Параметри типу b є доволі зручним для досліджень: вони безрозмірні і залежать тільки від геометрії деталі і є її універсальною характеристикою. Коефіцієнти b дають вичерпну інформацію про поведінку елементів, а також дають інформацію про їх конструкційне виконання. Тобто вони є конструктивно-деформаційним параметром, що характеризує деформаційні властивості деталей. При n = 0,5 напружений стан у тонкошарових елементах наближений до всебічного стиску; при цьому змінюється і величина b.

Наведено методику дослідження та розрахунок жорсткістних і дисипативних параметрів гумових елементів при довільному комбінованому навантаженні зсуву-стиску, а також впливу на фізико-механічні характеристики гуми модифікатора нанорозмірного типу – фулеренової сажі.

Наведені результати експериментальних досліджень гумометалевих елементів циліндричної форми з різною товщиною гумового шару; визначено співвідношення R/h, при якому виникає ефект об’ємного стиску. Наведені також результати експериментальних досліджень гумових деталей з наповненням 45 мас.ч. технічного вуглецю і модифікованих фулереновмісним технічним вуглецем (10 % фулерена C60). При монофазному стисканні експериментально встановлено, що динамічні характеристики гуми змінюються при використанні фулеренової сажі.

Ключові слова:

гума, гумометалевий елемент, дисипативний розігрів, статична жорсткість, об’ємний стиск, коефіцієнт Пуассона, фулеренова сажа, наномодифікатор, деформація.

Список літератури:

1. Дирда, В.І. Міцність і руйнування еластомерних конструкцій в екстремальних умовах / В.І. Дирда. - Київ: Наукова думка, 1988. - 232 с.

2. Прикладна механіка упругонаследственних середовищ: У 3-х томах. - Т. 2. Методи розрахунку еластомерних деталей / А.Ф. Булат, В.І. Дирда, Е.Л. Звягільський, А.С. Кобець. - Київ: Наук. думка, 2012. - 616 с.

3. Розрахунок стаціонарних коливань і диссипативного розігріву нелінійних в'язкопружних тіл при періодичному нагрів-жении / І.К. Сенченков, В.І. Дирда, В.І. Козлов, О.П. Терещенко, А.Б. Мазнецова // Прикладна механіка. - 1986. - № 6. - С. 49-55.

4. Визначення фізико-механічних властивостей наповнених гум / В.І. Дирда, Е. В. калганка, Г.Н. Агальцов [и др.] // Геотехнічна механіка. - Дніпропетровськ. - 2014. - № 116. - С. 158-173.

5. Леонтьєва, М.А. Підвищення якості легкових шин на основі наноуглерода / М.А. Леонтьєва, Н.Л. Клейменова, Т.І. Ігуменова // Міжнародний студентський науковий вісник. - 2016. - № 3. - С. 135-136.

Про авторів

Дирда Віталій Іларіонович, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу механіки еластомерних конструкцій гірських машин, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Калганков Євген Васильович, аспірант, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Цаніді Іван Миколайович, аспірант, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна.

Черній Олександр Анатолійович, аспірант, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України (ІГТМ НАНУ), Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Толстенко Олександр Васильович, кандидат технічних наук, доцент кафедри «Надійність і ремонт машин», Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Деркач Олексій Дмитрович, кандидат технічних наук, доктор філософії, доцент, завідувач кафедри експлуатації машинно-тракторного парку, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Дніпро, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Кабат Олег Станіславович, кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри експлуатації машинно-тракторного парку, Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Дніпро, Україна