ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механические свойства резины в условиях динамического нагружеУпруго-гистерезисные свойства из "Механические испытания каучука и резины" В этом разделе будут рассмотрены особенности механического поведения резины под воздействием переменных циклических нагружений. Практическое значение вопроса определяется тем, что механические свойства резины в условиях динамического нагружения для основных и наиболее важных применений (в автомобильных и авиационных шинах, в шинно-пневматических муфтах, резино-пневматических рессорах, клиновых ремнях, амортизаторах и т. п.) целиком определяют работоспособность, надежность и долговечность наиболее ответствен.чых элементов соответствующих конструкций. [c.250] Относительно сложный характер взаимосвязи между динамическими напряжениями и деформациями при циклическом нагружении резины обусловлен релаксационной природой высокоэластичности. [c.250] Синусоидальный, или гармонический, режим нагружения реализуется почти во всех приборах, используемых для исследования упруго-гистерезисных свойств резины. [c.251] Во многих случаях, однако, практический интерес представляют негармонические режимы. Так, например, динамический режим нагружения шинных резин при эксплуатации негармоничен рабочий цикл состоит в этом случае из кратковременного импульса нагружения, за которым следует период относительно продолжительного отдыха . [c.251] В дальнейшем будет рассматриваться, однако, преимущественно гармонический режим, как вследствие его относительной простоты, так и потому, что практически всегда имеется принципиальная возможность математически.м путем представить любой негармонический режим суммой гармонических составляющих. [c.251] При гармоническом режиме динамического нагружения релаксационные свойства резин проявляются двояко , во-впервых, динамический модуль резины, определяемый как отношение амплитуды напряжения к амплитуде деформации, зависит от частоты во-вторых, деформация всегда несколько отстает от соответствующего напряжения и это проявляется в характерном сдвиге фаз между ними. Если напряжение изменяется по закону (1), то деформация в первом приближении может быть описана синусоидой, сдвинутой относительно синусоиды напряжений на некоторый угол ф, называемый углом сдвига фаз, т. е. [c.251] Соотношение (3) характеризует динамическую упругость резины. Как будет показано ниже, оно является первым приближением, соблюдающимся тем точнее, чем меньше амплитудное значение деформации. [c.251] Таким образом, динамический модуль Е и угол потерь ф в совокупности позволяют достаточно полно характеризовать упруго-гистерезисные свойства резины. Надо, однако, иметь в виду, что как Е, так и ф в ряде случаев существенно зависят не только от температуры, но и от механических параметров режима нагружения и прежде всего. от частоты, о чем подробнее будет сказано ниже. [c.252] Для количественной характеристики упруго-п-гстерезисных свойств резины в условиях динамического нагружения, помимо динамического модуля и угла сдвига фаз, применяются и другие показатели. [c.252] Наибольший интерес представляет комплексный модуль, применение которого основывается на широко распространенном методе описания колебательных процессов с помощью комплексных чисел. [c.252] Любая точка М (а, Ь) на этой плоскости однозначно определяет комплек ное число г. Точку М можно, однако, характеризовать также длиной вектора е и углом образуемым им с положительным направлением оси х. [c.253] Величину г называют модулем комплексного числа, о-—аргументом. [c.253] Наиболее существенным преимуществом метода комплексных параметров является возможность замены операций дифференцирования и интегрирования простым умножением. [c.253] Физической основой метода комплексных параметров является разложение периодической функции, описывающей циклическое нагружение, на две составляющие одну — совпадающую по фазе с функцией деформации, другую — сдвинутую относительно нее на угол я/2. Вещественная В ) и мнимая Е ), составляющие комплексного динамического модуля Юнга есть коэффициенты пропорциональности между соответствующими амплитудными значениями напряжения и деформаций. [c.254] Во многих работах мнимая составляющая комплексного модуля называется поэтому модулем потерь. [c.254] Таким образом, метод комплексного модуля позволяет характеризовать упруго-гистерезисные свойства двумя независимыми показателями ( и Е ), один из которых характеризует только упругость, а другой — только внутреннее трение. [c.254] Комплексный модуль, так же как угол сдвига фаз, применим к описанию механического поведения резины только в условиях гармонического нагружения. Поскольку на практике часто приходится сталкиваться с негармоническими режимами, следует упомянуть еще о двух показателях относительном гистерезисе (Г) и модуле внутреннего трения (/С), которые могут с успехом применяться и в других случаях. [c.255] Модуль внутреннего трения (Л) определяется как удвоенное значение удельных механических потерь цикла при единичном значении амплитуды динамической деформации. [c.255] Сравнение выражений (10) и (11) показывает, что б случае гармонического нагружения модуль внутреннего трения отличается от мнимой составляющей комплексного динамического модуля лишь постоянным множителем (2л). [c.255] Графически связь между напряжением и деформацией при рассмотренном синусоидальном режиме нагружения резины изобразится в виде некоторой замкнутой эллиптической петли (рис. 128). [c.256] Вернуться к основной статье