Анализ работы арочного эластомерного амортизатора при сложном нагружении

Эластомерные амортизаторы находят применение в различных областях техники для защиты оборудования от ударов. Эластомеры, выполненные в арочной форме, имеют сложные нелинейные силовые характеристики, обусловленные большими деформациями с потерей устойчивости рабочих элементов и смыканием поверхностей. В связи с этим получение силовых характеристик арочных эластомерных амортизаторов представляет собой сложную вычислительную задачу. Кроме того, в научной литературе указанные характеристики приведены только для случая продольного сжатия. Однако при оценке возможности применения системы амортизации на базе арочных эластомерных амортизаторов необходимо учитывать их реакцию в поперечном направлении. Задачу определения упругих силовых характеристик амортизатора при одновременной работе в продольном и поперечном направлениях предложено решать в системе конечно-элементного анализа в плоской постановке. Получены аналитические выражения для продольной и поперечной статических реакций амортизатора при одновременном нагружении в продольном и поперечном направлениях. Аналитические выражения можно использовать при имитационном моделировании сложных амортизированных систем с большим количеством подобных амортизаторов.

Литература

[1] Алифанов Е.В., Чайкун А.М., Наумов И.С. и др. Эластомерные материалы повышенной теплостойкости (обзор). Труды ВИАМ, 2017, № 2, doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2017-0-2-6-6

[2] Граков С.А., Бохан В.В. Полиуретанометаллические амортизаторы как средство виброизоляции тяжелого оборудования. Динамика систем, механизмов и машин, 2018, т. 6, № 1, с. 45–49, doi: https://doi.org/10.25206/2310-9793-2018-6-1-45-49

[3] Popa A. Assessment of performance for elastomeric bearings used on bridges and viaducts. Acta Uiversitatis Cibiniensis. Technical series, 2017, vol. 60, pp. 40–46, doi: https://doi.org/10.1515/aucts-2017-0006

[4] Kalfas K., Mitoulis S., Konstantinidis D. Influence of steel reinforcement on the performance of elastomeric bearings. J. Struct. Eng., 2020, vol. 146, no. 10, art. 04020195, doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002710

[5] Белкин А.Е., Даштиев И.З., Костромицких А.В. Определение параметров упругости полиуретана при больших деформациях по результатам испытаний образцов на кручение и растяжение. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 8, с. 3–10, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2016-8-3-10

[6] Shuvalov A., Safina L., Kovalev M. Comparative tests for horizontal stiffness of elastomeric bearings. MATEC Web Conf., 2018, vol. 251, art. 02043, doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201825102043

[7] Guzman M., Forcellini D., Moreno R., et al. Theoretical, numerical and experimental assessment of elastomeric bearing stability. Int. J. Architect. Environ. Eng., 2018, vol. 12, no. 11, pp. 1083–1088.

[8] Круглов Ю.А., Храмов Б.А., Кабанов Э.Н. Системы ударовиброзащиты ракет, аппаратуры и оборудования. Санкт-Петербург, БГТУ, 2010. 70 с.

[9] Жидков А.В., Леонтьев Н.В. Моделирование поведения гиперупругих материалов. Ч. 2. Применение ANSYS. Нижний Новгород, Нижегородский госуниверситет, 2020. 32 с.

[10] Ogden R.W. Non-linear elastic deformations. Chichester, Halsted Press, 1984.

[11] Rezende R., Greco M., Lalo D. Numerical analysis of an elastomeric bearing pad by hyperelastic models. Revista de la Construcci?n. J. Constr., 2020, vol. 19, no. 3, pp. 301–310, doi: https://doi.org/10.7764/RDLC.19.3.301

[12] ANSYS. Mechanical APDL Documentation. Release 18.1.

[13] Шмурак М.И., Кучумов А.Г., Воронова Н.О. Анализ гиперупругих моделей для описания поведения мягких тканей организма человека. Master`s Journal, 2017, № 1, с. 230–243.

[14] Жидков А.В., Леонтьев Н.В. Моделирование поведения гиперупругих материалов. Нижний Новгород, Нижегородский госуниверситет, 2019. 55 с.

[15] Пальмов В.А. Определяющие уравнения термоупругих, термовязких и термопластических материалов. Санкт-Петербург, Изд-во политехн. ун-та, 2008. 138 с.

[16] Jemiolo S., Franus A. A slightly compressible hyperelastic material model with the Mullins effect. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2021, vol. 1015, art. 012004. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1015/1/012004