Введение к работе
Актуальность проблемы.
В существующих лабораторных методах испытания резин и рези-нокордных композитов (РКК) образцы изготавливают и испытьшают в условиях, существенно отличающихся от условий, возникающих при вулканизации и эксплуатации шины. Например, вулканизацию лабораторных образцов резин проводят в изотермических режимах при давлениях, существенно превышающих давления вулканизации реального изделия, а испытывают, как правило, в условиях одноосного нагружения, тогда как резина в шине вулканизуется в неизотермических условиях, а работает в условиях сложного напряженно - деформированного состояния (НДС). Данное несоответствие может приводить к тому, что результаты лабораторных испытаний образцов не позволят с требуемой точностью прогнозировать поведение РКК в готовом изделии.
Преодолеть это несоответствие возможно двумя путями. Первый состоит в применении теорий и методов математического моделирования при определении свойств РКК в сложных условиях вулканизации и нагружения, характерных для шины, с использованием результатов испытаний простыми лабораторными методами. Второй предполагает непосредственное определение показателей свойств композита в условиях, моделирующих реальные режимы изготовления и эксплуатации шин.
В связи с недостаточным развитием расчетных методов и применяемых теорий для описания свойств упруго-вязких материалов в различных условиях вулканизации и нагружения, возникают существенные трудности с прогнозированием поведения РКК в шине на основании результатов стандартных истгытаний.
Более предпочтительным, в настоящее время, является второй путь, который предполагает прогнозировать работоспособность РКК в шине на основе лабораторного эксперимента путем непосредственного моделирования на образцах условий изготовления и эксплуатации шин.
Идея непосредственного моделирования условий эксплуатации изделия в лабораторных испытаниях не нова. Например, использование более длительных и трудоемких, чем статические, усталостных испытаний обусловлено только тем, что этим достигается приближение условий нагружения резиновых образцов к условиям эксплуатации шин. Этим же требованием обусловлено наличие многочисленных специальных методов испытания резин и РКК.
Таким образом, проблема создания подхода, позволяющего на основе простых лабораторных испытаний прогнозировать поведение
— 2 —
резинокордных деталей шины с учетом условий её изготовления и эксплуатации является весьма актуальной. Это обстоятельство вынуждает разрабатывать новые методы лабораторных испытаний для прогнозирования работоспособности РКК, которые позволили бы существенно сократить сроки разработки и объемы испытаний шин.
Цель работы. Усовершенствование методов усталостных испытаний резинокордных образцов, направленное на воспроизведение условий вулканизации и нагружения в шине, а также проведение экспериментального исследования влияния режима вулканизации, вида НДС, типа корда, режима и температуры испытаний на усталостные характеристики и работоспособность каркаса и брекера шин.
Научная новизна. Развит и реализован подход к определению усталостных характеристик резинокордных композитов (РКК), который позволяет прогнозировать работоспособность резинокордных деталей шины на основе испытаний лабораторных образцов. Особенностью данного подхода является моделирование в испытываемых образцах режима вулканизации и условий нагружения, имеющих место при эксплуатации шин.
Практическая ценность. Развитый подход может быть использован при отработке рецептур обкладочных резин, оптимизации конструкции кордной ткани, а также для определения нелинейных jTipyro-прочностных и усталостных свойств РКК при разработке шин на стадии их проектирования. Его применение позволит существенно сократить сроки разработки и объемы испытаний шин новых конструкций.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на:
VI, VII, Vni, IX и X симпозиумах «Проблемы шин и резинокордных композитов» (Москва, 1995, 1996, 1997, 1998 и 1999 гг.)
11 Международной школе по механике сплошных сред (Пермь, 1997г.)
IX Международной конференции молодых ученых (студентов и аспирантов) «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 1998 г.)
Публикации: По результатам выполненных исследований опубликовано 16 работ.
—з —
Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, описания объектов и методов исследования, экспериментальной части с обсуждением результатов, выводов, списка использованных литературных источников. Работа изложена на 151 стр. машинописного текста, содержит 38 иллюстраций и 16 таблиц. Список литературных источшжов включает 157 наименований.