Определение формы образцов для экспериментов на двухосное растяжение
Автор: Мохирева Ксения Александровна, Свистков Александр Львович, Шадрин Владимир Васильевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 4 т.7, 2014 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрено двухосное растяжение крестообразных образцов из эластомерных материалов. Такого рода исследования позволяют получить дополнительную информацию о свойствах материалов со сложным механическим поведением. Однако из-за больших деформаций и сильного формоизменения, которые свойственны эластомерам, в центральной части (рабочей зоне) образца формируется неоднородное поле деформаций и, соответственно, неоднородное поле напряжений. Для достижения равномерного нагружения центральной части предложено изменить начальную геометрию образцов (количество и размер тяг, которые передают нагрузку к центральной области образца, и другое). При помощи конечно-элементного пакета ABAQUS проведен анализ влияния преобразований, вносимых в форму крестообразного образца, на однородность полей напряжений и деформаций в рабочей зоне. Численно решалась задача нелинейной упругости, поведение эластомерного материала описывалось упругими потенциалами нео-Гука, Муни-Ривлина и Арруда-Бойс. Исходя из сравнения полученных результатов выбрана форма крестообразного образца, обеспечивающая формирование однородного напряженно-деформированного состояния (НДС) при двухосном растяжении на большей площади рабочей зоны. При этом варианте геометрии образца тяги закрепляются в захватах испытательной машины веерообразно. Проведена экспериментальная проверка эффективности такой геометрии, в ходе которой визуально отслеживалась однородность поля деформаций у образцов, изготовленных из материалов, проявляющих эффект размягчения и вязкоупругие свойства.
Крестообразный образец, двухосное напряженно-деформированное состояние, гиперупругие модели, вязкоупругий материал, большие деформации
Короткий адрес: https://sciup.org/14320735
IDR: 14320735 | DOI: 10.7242/1999-6691/2014.7.4.34
Список литературы Определение формы образцов для экспериментов на двухосное растяжение
- Mullins L., Tobin N.R. Stress softening in rubber vulcanizates. Part I. Use of a strain amplification factor to describe the elastic behavior of filler reinforced vulcanized rubber//J. Appl. Polym. Sci. -1965. -Vol. 9, no. 9. -P. 2993-3009.
- Harwood J.A.C., Mullins L., Payne A.R. Stress softening in natural rubber vulcanizates. Part II. Stress softening effects in pure gum and filler loaded rubbers//J. Appl. Polym. Sci. -1965. -Vol. 9, no. 9. -P. 3011-3021.
- Шадрин В.В. Восстановление механических свойств резин в результате термостатирования//Высокомолекулярные соединения. -2005. -Т. 47, № 7. -C. 1237-1240.
- Abdelhay A.M., Dawood O.M., Bassuni A., Elhalawany E.A., Mustafa M.A. A newly developed cruciform specimens geometry for biaxial stress evaluation using NDE//13th International Conference on Aerospace Sciences & Aviation Technology. ASAT-13, Cairo, Egypt, May 26-28, 2009. -9 p. (URL: http://www.mtc.edu.eg/asat13/pdf/te12.pdf).
- Abu-Farha F., Hector Jr. L.G., Khraisheh M. Specimens for elevated temperature biaxial testing of lightweight materials//JOM. -2009. -Vol. 61, no. 8. -P. 48-56.
- Escárpita D.A.A., Cárdenas D., Elizalde H., Ramirez R., Probst O. Biaxial tensile strength characterization of textile composite materials//Composites and their properties/Ed. N. Hu. -InTech, 2012. -P. 83-105.
- Galliot С., Luchsinger R.H. Uniaxial and biaxial mechanical properties of ETFE foils//Polym. Test. -2011. -Vol. 30, no. 4. -P. 356-365.
- Hollenstein M., Helfenstein J., Mazza E. Investigation on the optimal specimen design for planar-biaxial materials testing of soft materials//Constitutive models for rubber VI/Ed. G. Heinrich, M. Kaliske, A. Lion, S. Reese. -CRS Press, 2010. -P. 371-376.
- Mönch E.M., Galster D. A method for producing a defined uniform biaxial tensile stress field//Br. J. Appl. Phys. -1963. -Vol. 14, no. 11. -P. 810-812.
- Писаренко Г.С., Лебедев А.Я. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. -Киев: Наукова думка, 1976. -416 с.
- Шлянников В.Н., Захаров А.П. Образцы для испытаний при двухосном циклическом нагружении//Труды Академэнерго. -2013. -№ 3. -С. 70-79.
- Lăzărescu L., Comşa D.-S., Nicodim I., Ciobanu I., Banabic D. Characterization of plastic behaviour of sheet metals by hydraulic bulge test//T. Nonferr. Metal. Soc. -2012. -Vol. 22, no. 2. -P. 275-279.
- Kawabata S., Kawai H. Strain energy density functions of rubber vulcanizates from biaxial extension//Adv. Polym. Sci. -1977. -Vol. 24. -P. 89-124.
- Dorfmann L., Pancheri F.Q. A constitutive model for the Mullins effect with changes in material symmetry//Int. J. Nonlinear Mech. -2012. -Vol. 47, no. 8. -P. 874-887.
- Boyce M.C., Arruda E.M. Constitutive models of rubber elasticity: A review//Rubber Chem. Technol. -2000. -Vol. 73, no. 3. -P. 504-523.
