Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Применение расчетно-экспериментального метода анализа сложнонапряженного состояния резиновых мембран для эффективных решений их производства

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-2-230-236

Полный текст:

Аннотация

Конкурентоспособность резиновых мембран во много определяется их долговечностью, качеством, надежностью, в том числе и временем необходимым на создание. В процессе эксплуатации мембраны подвергаются сложным деформациям, вследствие чего возникает большое количество зон потенциальных разрушений различного характера, которые могут приводить к выходу изделия из строя. В тоже время, стандартные методы испытаний, использующиеся при разработке рецептур для мембран, в большинстве случаев предполагают испытание материала в условиях простого одноосного растяжения и не учитывают реальные условия нагружения изделия при эксплуатации, что существенно увеличивает сроки отработки новых рецептур для мембран. Для решения данной проблемы в работе представлен и применен на практике расчетно-экспериментальный метод анализа сложнонапряженного состояния резиновых мембран, включающий проведение простых лабораторных испытаний в неоднородном сложнонапряженном состоянии, реализующемся при эксплуатации резиновых мембран, и анализ напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов. Неоднородное сложнонапряженное состояние реализовывалось путем продавливания резиновой мембраны шарообразным индентором. Рассмотрено применение расчетно-экспериментального метода анализа сложнонапряженного состояния резиновых мембран на примере цельнорезиновой гофрированной мембраны автоматического клапана системы продувки рукавных фильтров. Проведена оценка физико-механических свойств резин в неоднородном сложнонапряженном состоянии, а также анализ напряженно-деформированного состояния мембраны при её нагружении сферическим индентором, позволивший выявить наиболее опасные зоны сечения. Комплексное использование расчетного и экспериментального метода анализа сложнонапряженного состояния позволило улучшить ресурс данной гофрированной мембраны на тридцать пять процентов по сравнению с эталоном при этом сократить сроки создания.

Об авторах

Д. В. Куделин
ООО «Научно-технический центр «Интайр»
Россия

ведущий специалист, отдел перспективных разработок, ул. Советская, 81, г. Ярославль, 150003, Россия



Т. Н. Несиоловская
Ярославский государственный технический университет

д.т.н., профессор, кафедра управления предприятием, Московский пр-т, 88, г. Ярославль, 150023, Россия



Список литературы

1. Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. Том 2. Резины и резинотехнические изделия. М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012. 648 с.

2. Квасникова В.В., Жучкевич О.Н. Конкурентоспособность товаров и организаций. М.: Инфра-М. Новое знание, 2015. 192 c.

3. Shpak N., Seliuchenko N., Kharchuk V., Kosar N., Sroka W. Evaluation of Product Competitiveness: A Case Study Analysis // Organizacija. 2019. № 52(2). P. 107–125. doi: 10.2478/orga-2019-0008

4. Liu L., Jiang Z. Influence of technological innovation capabilities on product competitiveness // Industrial Management and Data Systems. 2016. № 116(5). P. 883–892. doi: 10.1108/IMDS-05-2015-0189

5. Щетинина И.В. Применение цифровых технологий продвижения для повышения конкурентоспособности продукции // ЭКОНОМИНФО. 2018. № 4. C. 49–53.

6. Lev Y., Faye A., Volokh K.Y. Thermoelastic deformation and failure of rubberlike materials // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2019. № 122. P. 538–554. doi: 10.1016/j.jmps.2018.09.033

7. Barghi B., Shadrokh sikari, S. Qualitative and quantitative project risk assessment using a hybrid PMBOK model developed under uncertainty conditions // Heliyon. 2020. № 6(1). doi: 10.1016/j.heliyon.2019.e03097

8. Jamali G., Oveisi M. A study on project management based on PMBOK and PRINCE2 // Modern Applied Science. 2016. № 10(6). P. 142. doi: 10.5539/mas.v10n6p142

9. Несиоловская Т.Н., Куделин Д.В. Комплексный подход к проектированию тонкостенных резиновых изделий // Научно-технический вестник Поволжья. 2012. № 2. С. 229–233.

10. Хромов М.К. О связи показателей разрушения при прорыве с упруго-прочностными свойствами резин // Каучук и резина. 1981. № 8. С. 6–9.

11. Гамлицкий Ю.А., Кольцов Е.М., Веселов И.В. Применение метода конечных элементов для расчета напряженно-деформированного состояния массивных и безопасных шин с использованием линейных и нелинейных определяющих уравнений // Каучук и резина. 2020. № 2. С. 82–85.

12. Cal? M., Savio F.L. Accurate 3D reconstruction of a rubber membrane inflated during a Bulge Test to evaluate anisotropy // Advances on Mechanics. Design Engineering and Manufacturing. 2017. P. 1221–1231. doi: 10.1007/978–3–319–45781–9_122

13. Li B., Bahadursha V.R.L.P., Fatt M.S.H. Predicting failure in rubber membranes: An experimental-numerical approach // Engineering Failure Analysis. 2018. V. 90 P. 404–424. doi: 10.1016/j.engfailanal.2018.04.003

14. Gupta A., Pradhan K.S., Bajpai L., Jain V. Numerical analysis of rubber tire/rail contact behavior in road cum rail vehicle under different inflation pressure values using finite element method // Materials Today: Proceedings. 2021. doi: 10.1016/j.matpr.2021.05.100

15. Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. Том 1. Каучуки и ингредиенты. М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012. 744 с.

16. Goswami M., Mandloi B.S., Kumar A., Sharma S. et al. Optimization of graphene in carbon black-filled nitrile butadiene rubber: Constitutive modeling and verification using finite element analysis // Polymer Composites. 2020. №. 41(5). P. 1853–1866. doi: 10.1002/pc.25503

17. Huri D., Mankovits T. Comparison of the material models in rubber finite element analysis // In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Institute of Physics Publishing. 2018. V. 393. doi: 10.1088/1757–899X/393/1/012018

18. Zhou C., Chen G., Liu P. Finite element analysis of sealing performance of rubber D-ring seal in high-pressure hydrogen storage vessel // Journal of failure analysis and prevention. 2018. № 18(4). P. 846–855. doi: 10.1007/s11668-018-0472-y

19. Robertson C.G. et al. Finite element modeling and critical plane analysis of a cut-and-chip experiment for rubber // Tire Science And Technology. 2021. №. 2. P. 128–145.

20. Keerthiwansa R., Javorik J., Kledrowetz J. Hyperelastic-material characterization: A comparison of material constants // Materiali in Tehnologije. 2020. № 54(1). P. 121–123. doi:10.17222/mit.2019.161

21. Keerthiwansa R., Javorik J., Kledrowetz J., Nekoksa P. Elastomer testing: The risk of using only uniaxial data for fitting the Mooney-Rivlin hyperelastic-material model // Materiali in Tehnologije. 2018. № 52(1). P. 3–8. doi: 10.17222/mit.2017.085

22. Huri D. Finite Element Software for Rubber Products Design // International Journal of Engineering and Management Sciences. 2018. № 3(1). P. 13–20. doi: 10.21791/ijems.2018.1.2

23. Behera D., Roy P., Madenci E. Peridynamic correspondence model for finite elastic deformation and rupture in Neo-Hookean materials // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2020. №. 126. doi: 10.1016/j.ijnonlinmec.2020.103564


Для цитирования:


Куделин Д.В., Несиоловская Т.Н. Применение расчетно-экспериментального метода анализа сложнонапряженного состояния резиновых мембран для эффективных решений их производства. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021;83(2):230-236. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-2-230-236

For citation:


Kudelin D.V., Nesiolovskaya T.N. Application of a computational and experimental method of analysis the complexly stressed state of rubber membranes for effective solutions for their production. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021;83(2):230-236. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2021-2-230-236

Просмотров: 56


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)