Wieloosiowa analiza naprężeń i odkształceń gumy na bazie kauczuku naturalnego NR

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.

Pełny tekst (pdf)

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 membranes, 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.