Усталостное разрушение резин

Деформация поверхностного слоя неровностями поверхности контртела—абразива, имеющая многократный динамический характер и приводящая к усталостному разрушению резин — появлению и разрастанию трещин (см. гл. 9). [c.154]

Таким образом, усталостное разрушение резин представляет собой процесс разрастания дефекта, который обусловливается перенапряжениями, возникающими в вершине дефекта. Разрастание дефекта может происходить в результате либо озонного растрескивания [56, 93—96], либо механохимической активации деструкции цепей в его вершине [26, 93, 97—99]. В зависимости от режима утомления и состава резины кинетика усталостного разрушения может определяться сочетанием этих двух основных механизмов или преобладанием одного из них. [c.170]

Утомление в режимах мягкого механического воздействия. При утомлении в условиях, препятствующих молекулярной ориентации резин (малые амплитуды деформации, повышенные температуры и ограниченный теплоотвод), усталостное разрушение резин н основном определяется закономерностями усталостного перерождения материала в результате механической активации химических реакций и воздействием немеханических факторов (озон, термоокислительные реакции). Кроме того, в результате конкуренции между гистерезисным теплообразованием и теплоотводом в окружающую среду температура резины повышается, что понижает ее усталостную выносливость. [c.176]

При эксплуатации РТИ резина обычно находится в условиях сложного напряженного состояния. Однако исследованию закономерностей усталостного разрушения резин в таких условиях посвящено мало работ. [c.205]

Усталостный износ является основным видом износа при эксплуатации многих резиновых изделий. Вследствие неровностей в поверхностном слое резины в точках контакта возникают местные напряжения и деформации, которые из-за проскальзывания трущихся поверхностей носят многократный характер и вызывают усталостное разрушение резины. Поэтому важнейшей характеристикой резины, определяющей ее износостойкость при усталостном износе, является выносливость при многократных деформациях. Усталостный износ может быть воспроизведен, в частности, при скольжении резины по поверхности с тупыми выступами, например по металлической сетке. Этот вид износа исследован в наибольшей степени. [c.75]

С другой стороны, сложность явления усталостного разрушения резины в результате многократных нагружений исключает возможность его описания на основе только тех представлений, которые были рассмотрены в разделе, посвященном прочностным свойствам. [c.321]

Долговечность шин зависит от усталостных свойств каркаса и сопротивления резинокордных слоев разрушению под действием сосредоточенных нагрузок, возникающих три наезде шин на препятствия. При усталостном разрушении каркаса происходит разрыв нитей корда, ухудшение прочностных показателей резины или отслоение резины от нитей. Поэтому в шинах (особенно радиальных), эксплуатирующихся на дорогах с неусовершенствованным покрытием, целесообразно применять корд с высокой усталостной прочностью (типа полиамидного) и резину с более высокими прочностными показателями. [c.39]

Согласно [173] наиболее падежной характеристикой усталостной выносливости резин является скорость уменьшения прочности резины в процессе утомления. При этом число циклов дд разрушения определяется следуюш им образом [c.39]

Влияние жидкой химически активной среды на процесс усталостного разрушения в первую очередь должно проявляться в ускорении образования первоначального дефекта. При развитии этих дефектов в субмикротрещины и магистральные разрушающие трещины определяющим кинетическим фактором разрушения может быть поверхностная или объемная диффузия молекул среды к вершине растущей трещины. Это наглядно показано Зуевым для случая разрушения напряженных резин в атмосфере озона [11, с. 163] и нами для разрушения полимеров в жидкостях. [c.185]

При эксплуатации самолетов наблюдались случаи усталостного разрушения колес. Трещины возникают и развиваются на участках деталей, закрытых резиной и съемной ребордой колеса (рис. 124). Контроль колес на наличие трещин в условиях эксплуатации может быть проведен цветным методом и методом вихревых токов после демонтажа и разборки колес (снятия резины). Однако такой контроль является весьма трудоемким и потому нерентабельным. [c.243]

Механизм износа. Износ — сложный вид разрушения матерпала, связанный со спецификой как поверхностных слоев, так и процессов, происходящих в местах контакта с истирающим контртелом. Износ полимерных материалов осложняется спецификой их поведения при механич. нагружении, ролью физич. состояния и его связью с режимом нагружения, механизмом деформирования, процессами деструкции и т. д. Материал изнашивается вследствие неровностей, всегда имеющихся на поверхности трения. В местах контакта неровностей возникают местные напряжения и деформации. При скольжении происходит многократное нагружение зон контакта и их усталостное разрушение. Число актов нагружения, необходимых для разрушения, зависит от исходной прочности материала, его сопротивления утомлению и от условий нагружения и может достигать миллиона. При этом износ идет как фрикционно-контактный усталостный процесс. В частном случае, когда контактные напряжения достигают исходной прочности материала (либо материал непрочен, либо велико воздействие), разрушение происходит за один или несколько актов воздействия. При этом наблюдаются наиболее интенсивные виды износа, различающиеся способом отделения частиц абразив-н ы й, когда велико внедрение выступов контртела (микрорезание), и когезионный, когда уд. силы трения достигают прочности ( схватывание — для твердых тел, скатывание — для резин). Различные виды износа характеризуются разной картиной поверхности истираемого полимера (рис. 1). [c.455]

Б случае пониженного внутреннего давления (что встречается в практике чаще) увеличиваются деформации и амплитуда изменения напряжений. Быстрее наступает усталостное разрушение нитей корда. Признаком работы шины с пониженным внутренним давлением является потемнение внутренней поверхности боковых стенок с последующим отделением нитей от резины и разрывом их. При езде с пониженным давлением в шинах увеличивается теплообразование, что приводит к повышенному нагреву материалов, вследствие чего снижается их прочность и прочность связи между слоями каркаса, а также между каркасом и брекером, между брекером и протектором. В этих условиях часто происходит расслоение каркаса, отслоение протектора, что в свою очередь приводит к резкому местному повышению температуры (вследствие трения в очаге расслоения) и разрыву нитей корда. [c.100]

В реальных узлах трения преобладает наименее интенсивный вид износа, названный И. В. Крагельским [1, 45] усталостным износом. Это наиболее распространенный вид износа резин. Он осуществляется при относительно небольшой силе трения между резиной и истирающей поверхностью и при сравнительно невысоких контактных напряжениях на неровностях твердой шероховатой опоры. Разрушение поверхностного слоя резины в зоне контакта происходит в результате многократных деформаций. Число циклов до разрушения является функцией усталостной выносливости резины и напряженного состояния, зависящего от давления, скорости, геометрии истирающей поверхности и других факторов. Число циклов п до разрушения определяется по уравнению [46] [c.14]

Элементарным актом истирания резины по данному механизму является усталостное разрушение поверхностного слоя в результате многократно повторяющихся деформаций сжатия, растяжения и сдвига, обусловленных взаимодействием резины с шероховатой поверхностью твердого тела, по которой происходит скольжение. Если шероховатая опора имеет одинаковые неровности, расположенные на равном расстоянии друг от друга, то истираемый объем пропорционален деформируемому объему резины, толщина истираемого слоя — глубине внедрения выступов, а амплитудное значение напряжения — наибольшему давлению исходя из этих условий, можно определить износостойкость (Р) по следующему уравнению [46] [c.14]

Необходимо не только расширение ассортимента и повышение эффективности противоутомителей для резин, но и распростра нение существующих методов на жесткие полимеры с учетом особенностей их усталостного разрушения. [c.291]

Поскольку нить корда окружена резиной, последняя ограничивает поперечную и продольную деформации нити в резине между стренгами возникают деформации благодаря изменению диаметра нити и уменьшению шага стренг. По мере приближения к линии касания стренг деформация резины должна возрастать. Полагают что в этом месте возникают наибольшие напряжения в резине и на границе кордная нить — резина, приводящие к усталостному разрушению слоя. [c.11]

Усталостное перерождение и разрушение резин [c.166]

При циклическом нагружении в диапазоне деформаций, близких к эксплуатационным, как правило, наблюдается сильно развитая шероховатая зона поверхности разрушения [5 14 15, с. 119—126 89]. Следовательно, усталостное разрушение, развивающееся на медленной стадии высокоэластического разрыва, практически полностью определяет усталостную выносливость резин (до 90%, по данным [92], для резин на основе НК). [c.170]

Таким образом, нанесение на поверхность резины концентратора напряжений, размер которого с со (возникновение дефектов таких размеров, по-видимому, наиболее вероятно как при изготовлении, так и эксплуатации РТИ), приводит к уменьшению влияния окислительного воздействия на процесс усталостного разрушения. [c.195]

Характер зависимости усталостной выносливости резин от частоты нагружения определяется изменением как вязкоупругих и прочностных свойств материала в целом, так и локальных условий усталостного разрушения. Кроме того, изменение частоты нагружения влияет на условия утомления температуру и длительность воздействия агрессивной среды. [c.195]

Для исследованных резин на основе НК, СКС-30, СКН-40 и наирита возрастание усталостной выносливости, по-видимому, связано, во-первых, с уменьшением времени воздействия озона как при максимальном напряжении в течение каждого цикла, так и за все время до разрушения. Во-вторых, можно предполагать, что при увеличении частоты нагружения возрастает релаксационное упрочнение, проявляющееся в замедлении роста озонных трещин. Подтверждением выдвинутого объяснения может служить инверсия зависимостей усталостной выносливости от частоты для резин на основе НК и СКС-30. При частотах нагружения ниже 50 циклов/мин, когда определяющим фактором является стойкость к воздействию агрессивной среды (озона), усталостная выносливость резины из НК несколько меньше, чем из СКС-30. [c.196]

Механизм и закономерности этого сложного процесса подробно изложены в монографиях [152, с. 117 153, с. 30]. Следует различать два крайних случая разрушения резин при износе быстрое разрушение в результате одноактного воздействия абразива (абразивный износ) и более медленное разрушение вследствие многократного воздействия поверхности контртела при сильном трении (износ посредством скатывания) или при более слабом трении (усталостный износ). Механические свойства материала в той или иной степени определяют сопротивление всем видам износа. Вторичные процессы и процессы взаимодействия эластомера с окружающей средой влияют на износ только при длительном разрушении. [c.207]

При трении резины, уплотняющей быстровращающиеся элементы машин, основными видами нарушения фрикционной связи являются первый в сочетании с четвертым. Разрушение резины при таком взаимодействии происходит в результате усталостных процессов, протекающих в поверхностном слое резины. [c.287]

Усталостное разрушение резин при циклическом нагружении в значительной степени определяется механохи-мическими превращениями в процессе утомления [1, с. 117—133 15, с. 3—15, 100—117 26—30 34 37 38. с. 68—67, 107—116 39 40, с. 280—291 41 42—62]. [c.160]

В общем, усталостное разрушение зарождается в каком-нибудь дефектном участке, т. е. в надрезе, включении, в микроскопических областях недовулканизации или перевулканизации, а также других неоднородностях. Теоретически дефектные участки должны существовать даже в идеальном образце вследствие беспорядочного теплового движения молекул, особенно на концах цепей или при неоднородностях структуры сетки. Следовательно, возникновения усталостного разрушения можно ожидать даже в наиболее совершенных образцах, приготовленных из микроскопически идеального однородного материала. Однако элементарный молекулярный механизм усталостного разрушения резины, особенно наполненной, всегда будет действовать совместно с неизбежно существующими микроскопическими дефектами или участками концентрации напряжения. Поэтому для начала любого разрушения из-за молекулярного дефекта достаточно микроскопической концентрации напряжения. Это представление можно также рассматривать с точки зрения распределения молекулярной энергии следующим упрощенным способом. Обозначим через (, энергию связи и, следовательно, энергию, необходимую для разрушения этой связи за счет тепловых флуктуаций. Тогда в любом случае вероятность того, что эта энергия будет достаточна для разрушения связи, пропорциональна ехр (—EJkT). [c.37]

Анализ экспериментальных данных изучения износостойкости полимеров, находящихся в высокоэластическом (резины) и стеклообразном (пластмассы) состояниях, свидетельствует о том, что-износ — явление сложное, отражающее комплекс процессов, протекающих как в граничных слоях полимера, так и на поверхности трения. Между износом и внеи1ним трением полимеров существует прямая связь. Чаще всего износ полимерных материалов обусловлен их усталостным разрушением в результате многократной деформации полимера в пятнах фактического контакта. Усталостный износ более характерен для полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии. Другой вид износа связан с процессом резания системой, имеющей острые выступы поверхности полимера. Этот так называемый абразивный износ более характерен для твердых полимерных материалов (различных пластмасс). Если усталостный износ можно рассматривать как многоактный процесс, то абразивный износ является процессом одноактным. При трении полимеров по гладким поверхностям обычно имеет место усталостный износ, а при трении по шероховатым поверхностям — абразивный износ. [c.382]

Из-за отличия механизмов износа твердых н высокоэластических полимероа (пластмасс и резин) методики его изучения и способы количественной оценки различаются. Износ пластмасс зависит от их фрикционных (коэффициент внешнего трения), деформационных (модуль упругости) и прочностных (разрушающее напряжение) свойств. Так как на площади фактического контакта трущихся поверхностей имеет место и микрорезание, и усталостное разрушение, то удельный износ /уд можно охарактеризовать эквивалентной величиной массовой интенсивности износа [c.383]

Заметное повышение сопротивления коррозионно-усталостному разрушению образцов с эбонитовой втулкой связывают с образованием на поверхности стали плотной пленки из продуктов распада эбонита. Снижение коррозионной выносливости стали при контактировании с нежесткими неметаллическими материалами (фторопласт, резина), которые не создают заметной концентрации напряжений и не участвуют в электрохимических процессах, связано с циклическим трением, нарушающим сплошность оксидной пленки, и щелевой коррозией [127, с. 161-164]. Эти же факторы [c.147]

Наполнение по-разному влияет на усталостные свойства резин из разных каучуков. Для СКС-30 усталостная прочность возрастает с наполнением, для СКБ она почти не меняется, а для НК даже падает . Усталостная прочность наполненных и ненаполненных резин из натурального каучука, а также нз синтетических каучуков с разной концентрацией полярных групи научалась Гулем и др. в связи с влиянием растворителей и пластификаторов. С увеличением степенн набухания сопротивление утомлению возрастает, проходит через максимум и затем уменьшается. Это объясняется взаимоналожением двух процессов. Уменьшение внутреннего трения и. энергии разрушения межмолекулярных связей при набухании вначале приводит к повышению долговечности, но затем сказывается обычный эффект понижения прочности резины с увеличением набухания. [c.221]

Циклический характер изменения деформаций нитей предопределяет усталостный характер разрушения корда в шине. Поэтому величины деформаций и. напряжений в нитях еще не определяют работоспособности корда в шине при заданных режимах нагружения. Необходимо знать также усталостные характеристики корда для этих же режимов нагружения. Для определения усталостных характеристик корда в режимах, соответствующих его нагружению в шине, предложен метод усталостных испытаний модельных шин1°. Идея метода состоит в том, что характер деформации и взаимодействия с резиной кордной нити в модельной и натуральной шинах должны быть одинаковы. Если разрушение модельных шин происходит вследствие усталостного разрушения корда, то по результатам их испытаний можно построить диаграмму усталостной прочности корда данного типа при заданных режимах нагружения нити. С учетом этих особенностей были разработаны конструкции модельных шин [c.148]

Режущие грани шероховальных инструментов должны быть не слишком узкими или острыми лучше, если эти грани слегка притуплены, чтобы они не резали и не царапали резину, а скорее вырывали и удаляли небольшие частицы материала. Особенно опасными считаются глубокие борозды и трещины на отшерохованной поверхности резины, оставляемые грубым гвоздевым рашпилем, в которых могут оставаться пузырьки воздуха. В таких местах при динамических деформациях в работающей шине возникает концентрация напряжений и преждевременное усталостное разрушение стыка новой и старой резины (рис. 73). [c.132]

В работе М. ]У1. Резниковского [44] износостойкость р определялась как работа трения, затраченная на истирание единицы объема резины при скольжении по твердой шероховатой поверхности. Он показал, что износостойкость прямо пропорциональна коэффициенту адгезионного трения при скольжении и обратно пропорциональна нагрузке в степени Уд. М. ] 1. Резниковский полагал, что элементарным актом истирания является усталостное разрушение поверхностных слоев при повторяющихся циклах скольжения. Эккер [45] обнаружил линейное уменьшение коэффициента трения с увеличением динамической эластичности (этот показатель представляет собой отношение возвращенной системой энергии за половину цикла к затраченной энергии). Выражая динамическую эластичность через тангенс угла механических потерь, удалось математически описать раздельно адгезионн5то и деформационную (гистерезисную) составляющие коэффициента трения. Затем автор показал на основании эксперимента зависимость потерь при истирании от динамической эластичности, коэффициента адгезионного трения и т. д. Зависимость интенсивности истирания от энергии разрыва резин была установлена Цанпом [46]. Боггс [47] поддержал точку зрения Эккера на роль динамической эластичности в истирании резин. Шалламах [48] полагал, что истирание резины происходит в результате механического разрушения под действием высоких напряжений, создаваемых на выступах твердой подложки при трении. Два типа рисунков истирания возникают при повторных циклах скольжения поверхность с бороздами, поперечными направлению скольжения, [c.14]

На основе кинетического уравнения (5.3) изменения прочности в процессе утомления и нелинейного критерия разрушения, учитывающего зависимость прочности материала от степени имевщегося разрущения, получено уравнение для определения усталостной выносливости резин [83—85] [c.182]

Можно ожидать, что в условиях втах ео эффект увеличения локальной деформации каучуковой матрицы в наполненных резинах будет незначителен, а, следовательно, и вероятность развития процессов ориентации и кристаллизации будет мала. В этих условиях определяющим фактором воздействия технического углерода на усталостные свойства резин становится его способность либо ускорять, либо ингибировать процесс окисления. В резинах серной вулканизации или содерлощих антиоксидант повышение активности и структурности вводимого технического углерода ускоряет процесс усталостного разрушения [15, с. 3—15 30 40, с. 314 41 109]. [c.189]