Wieloosiowa analiza naprężeń i odkształceń gumy na bazie kauczuku naturalnego NR

• Autorzy: Ziobro J.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2013.19

Warianty tytułu

EN

Multiaxial stress and strain analysis of the rubber based on the natural rubber NR

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca prezentuje znaczenie wykonywania analizy wieloosiowego stanu naprężenia i odkształcenia. Scharakteryzowano metodę i modele stosowane do analizy wieloosiowego rozciągania materiałów elastycznych. Różnorodność metod i modeli jest wynikiem braku odpowiednich unormowań. Z zaprezentowanych modeli oceny obciążeń i odkształceń wykorzystano model tarczowy z wycięciami. Jako materiał do badań użyto próbkę gumy naturalnej o twardości 55ShA w kształcie tarczy z 16 otworami. Model geometryczny utworzono w środowisku Autodesk Inventor. Następnie do dyskretyzacji modelu wykorzystano program MSC.Patran. Ponadto przeprowadzono analizę porównawczą MES w programie MSC.Marc. Na podstawie analizy numerycznej można stwierdzić, że pomiar grubości próbki nie jest konieczny w cyklu badawczym dla każdego punktu pomiarowego. Na podstawie przeprowadzonej analizy sformułowano wnioski o charakterze utylitarnym. Techniczne znaczenia wykonywania takich badań jest znacznie ważniejsze. Daje to bardziej wiarygodne wyniki niż popularny test dwuosiowego rozciągania. Przeszkodą w stosowaniu tych metod badań na skalę przemysłową może być większy stopień złożoności metody i konieczność zastosowania odpowiedniej aparatury badawczej.

EN

This paper presents the importance of performing multiaxial stress and strain state analysis. Method and presented models for the analysis of multiaxial tensile elastic materials were characterized. The variety of methods and models is the result of the lack of appropriate legislation. From the presented methods for the assessment of loads and strains the disk model with cut-outs has been used. The material of the study was the sample of rubber based on natural rubber with a hardness of 55ShA in the shape of the disc with 16 holes. In environment of the Autodesk Inventor, the geometric model has been created. Next, discretization of this model in the MSC.Patran software has been made. The comparative analysis of the FEM in the MSC.Marc application also has been done. On the basis of the numerical analysis it can be concluded that the measurement of the thickness of the sample is not necessary in the test cycle for each data point. A set of conclusions of utilitarian character has been formulated on the basis of the conducted analysis. Technical importance of carrying out such researches is much more significant. It gives more reliable results than popular uniaxial tensile test. The obstacle in applying these test methods on industrial scale can be a greater degree of complexity of the method and necessity of application of appropriate research equipment.

Słowa kluczowe

PL

MES (metoda elementów skończonych); guma; model materiałowy; próba rozciągania

EN

FME; rubber; material model; tension test

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 85[288], nr 2
• Strony: 197--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ziobro J.

• Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Sanoku, ul. Mickiewicza 21, 38-500 Sanok

Bibliografia

• [1] Ziobro J., Marciniec A.: Projektowanie form wtryskowych do elastomerów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2012.
• [2] Krywult B., Frącz W.: Programy CAE (Computer Aided Engineering) – moduły wspomagające obliczenia konstrukcyjne wyrobów, Plastics Rev., 36 (2004), 56-59.
• [3] Frącz W., Trzepieciński T.: Optymalizacja i prognozowanie deformacji wyrobów wtryskowych, Przetwórstwo Tworzyw, 16 (2010), 292-301.
• [4] Frącz W.: The warpage optimization of the micro cellular injection molded part by the Taguchi method, Progressive Technologies and Materials, t. 3A, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2009, 5-17.
• [5] Deju Zhua et al.: Mechanical behaviors of Kevlar 49 fabric subjected to uniaxial, biaxial tension and in-plane large shear deformation, Composites Sci. Technol., 74 (2013), 121-130.
• [6] Ognedal A.S. et al.: Experimental and numerical study on the behaviour of PVC and HDPE in biaxial tension, Mech. Materials, 54 (2012), 18-31.
• [7] Hanabusaa Y. et al.: Numerical verification of a biaxial tensile test method using a cruciform specimen, J. Mat. Proc. Technol., 213 (2013), 961-970.
• [8] Galliot C., Luchsinger R.H.: Uniaxial and biaxial mechanical properties of ETFE foils, Polymer Testing, 30 (2011), 356-365.
• [9] MSC.Software Corporation. Nonlinear finite element analysis of elastomers. Technical Paper. Help, 103_elast_paper.pdf.
• [10] Feifei Zhang et al.: Overview on constitutive modeling for hydroforming with the existence of through-thickness normal stress, J. Mat. Proc. Technol., 212 (2012), 2228-2237.
• [11] Kuwabara T., Sugawarab F.: Multiaxial tube expansion test method for measurement of sheet metal deformation behavior under biaxial tension for a large strain range, Int. J. Plasticity, 45 (2013), 103-118.
• [12] Schmidta A. et al.: Multiaxial deformation and failure of acrylic elastomer mem-branes, Sensors and Actuators A: Physical, 174 (2012), 133-138.
• [13] Sasso M. et al.: Characterization of hyperelastic rubber-like materials by biaxial and uniaxial stretching tests based on optical methods, Polymer Testing, 27 (2008), 995-1004.
• [14] Muammer Koç. et al.: An experimental study on the comparative assessment of hydraulic bulge test analysis methods, Materials & Design, 32 (2011), 272-281.
• [15] Yanfen Zhoua et al.: Multi-axial fatigue in magnetorheological elastomers using bubble inflation, Materials & Design, 50 (2013), 68-71.
• [16] Chagnona G. et al.: Development of new constitutive equations for the Mullins effect in rubber using the network alteration theory, Int. J. Solids Structures, 43 (2006), 6817-6831.
• [17] Ziobro J., Marciniec A.: Zastosowanie narzędzi CAx w projektowaniu form wtryskowych, Polimery, 55 (2010), 877-882.
• [18] MSC.Software Corp. Introduction to MSC.Marc and Mentat. MAR101 Course Notes. Help, mar101.pdf.
• [19] Ziobro J.: Analysis of the V-ribbed belt, Int. Sci. Conf. PRO-TECH-MA, Herľany 2012, 464-471.