Определение параметров упругости полиуретана при больших деформациях по результатам испытаний образцов на кручение и растяжение

Проблема повышения достоверности расчетов деталей, выполненных из полиуретана, связана с разработкой надежных математических моделей упругого поведения материала. Для эластомеров в рамках феноменологического подхода предложены разнообразные модели упругости. Выбор закона и определения параметров упругости для конкретного материала на основе испытаний его образцов является актуальной задачей. В статье приведены результаты статических испытаний на кручение и растяжение образцов литьевого полиуретана СКУ-ПФЛ-100 твердостью 92...95 ед. по Шору по шкале А. Для идентификации упругого потенциала полиуретана проведен анализ осесимметричного напряженно-деформированного состояния цилиндрического образца по модели несжимаемого материала. При расчете резиновых деталей часто используют двухпараметрический потенциал Муни–Ривлина. С учетом сложившегося положительного опыта этот потенциал применен для описания упругости полиуретана. Значения параметров потенциала определены на основе результатов испытаний путем минимизации функции отклонений теоретических значений напряжений от экспериментальных. Показано, что выбранная модель описывает упругое поведение полиуретана с удовлетворительной точностью.

Литература

[1] Bergstrom J.S., Boyce M.C. Constitutive Modeling of the Large Strain Time-Dependent Behavior of Elastomers. Journal of Mechanic Physics Solids, 1998, vol. 46, pp. 931–954.

[2] Bergstrom J.S., Boyce M.C. Mechanical behavior of particle filled elastomers. Rubber Chemistry and Technology, 1999, vol. 72, pp. 633–656.

[3] Quintavalla S.J., Johnson S.H. Extension of the Bergstr?m-Boyce model to high strain rates. Rubber Chemistry and Technology, 2004, vol. 77, pp. 972–981.

[4] Qi H.J., Boyce M.C. Stress-Strain Behavior of Thermoplastic Polyurethane. Mechanics of Materials, 2005, vol. 37, is. 8, pp. 817–839.

[5] Белкин А.Е., Даштиев И.З., Семенов В.К. Математическая модель вязкоупругого поведения полиуретана при сжатии с умеренно высокими скоростями деформирования. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 6, c. 44–58.

[6] Лурье А.И. Нелинейная теория упругости. Москва, Наука, 1980. 512 с.

[7] Голованов А.И., Султанов Л.У. Математические модели вычислительной нелинейной механики деформируемых тел. Казань, Изд-во Казанского государственного ун-та, 2009. 465 с.

[8] Киричевский В.В., Сахаров А.С. Нелинейные задачи термомеханики конструкций из слабосжимаемых эластомеров. Киев, Будiвельник, 1992. 216 с.

[9] Черных К.Ф. Нелинейная теория упругости в машиностроительных расчетах. Ленинград, Машиностроение, 1986. 336 с.