ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ВЕРИФИКАЦИЯ ВЯЗКОГИПЕРУРГИХ КОНСТАНТ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ АМОРТИЗАЦИОННОЙ РЕЗИНЫ

Сведения об авторах

Аннотация

В настоящее время в конструкциях виброзащитных устройств широкое применение нашли высокоэластические материалы, проявляющие ярко выраженные реологические свойства, способствующие снижению пиковых амплитуд колебаний в резонансных режимах. Проектирование подобных конструкций в современных условиях требует построения математической модели, наиболее ответственной частью которой являются определяющие соотношения для описания вязкоупругого и гиперупругого поведения материала и адекватная методика идентификации материальных констант. Цель данного исследования заключается в построении методики определения вязкогиперпунктурих свойств материала на основании данных квазистатических испытаний. При описании гиперупругого поведения материала использовались потенциалы энергии деформации Муни – Ривлина с двумя константами и Нео-Гука с учетом сжимаемости, а при учете вязкоупругости функция релаксации раскладывалась в ряды Прони. Получены полуаналитические выражения зависимости напряжений от главных растяжений и времени с учетом вязкогиперупругого поведения материала в случаях одноосного напряженного и одноосного деформированного состояний. Для выбора оптимального распределения параметров аппроксимации относительных модулей сдвига и диапазона времен релаксации было оценено влияние изменения вязкоупругих параметров на величину гистерезиса и максимальных напряжений в цикле при различной скорости деформирования. Для вычисления параметров аппроксимации материальных свойств рассматривались результаты натурных циклических испытаний на свободное растяжение и сжатие, а также стесненное сжатие. Разработана процедура определения вязкогиперпунктурих свойств материала, которая заключается в минимизации разницы между результатами натурных испытаний и вычисленного с помощью построенных полуаналитических выражений значений отклика с использованием метода Нелдера – Мида. В результате были определены гиперупругие и вязкоупругие свойства материала, которые с достаточной точностью согласуются с экспериментальными кривыми. Показано, что потенциал Нео-Гука при своей более простой форме позволяет описать данные натурных испытаний наравне с потенциалом Муни – Ривлина с двумя константами. Вычисленные свойства материала были верифицированы на основании сравнения данных испытаний амортизатора и результатов численного моделирования деформирования демпфера.

Ключевые слова

гиперупругостьвязкоупругость. потенциал Муни – Ривлинапотенциал Нео-Гукасвойства материаларезинациклическое деформирование

Литература

  1. 1.Arani, H.K. Nonlinear Dynamic Response of an Abruptly Loaded Rubber-Like Hyperelastic Plate Resting on a Dissipative Viscoelastic Winkler–Pasternak Medium / H.K. Arani, M. Shariyat // Iran J. Sci. Technol. Trans. Mech. Eng. – 2023. – Vol. 47. – P. 219-236. DOI: s40997-022-00512-1 Scholar
  2. 2.Time-dependent modeling and experimental characterization of foamed EPDM rubber / S. Buchen, N.H. Kröger, T. Reppel [et al.] // Continuum Mech. Thermodyn. – 2021. – Vol. 33. – P. 1747–1764. DOI: 10.1007/s00161-021-01004-4 Scholar
  3. 3.Visco-hyperelastic characterization of human brain white matter micro-level constituents in different strain rates / M. Ramzanpour, M. Hosseini-Farid, J. McLean [et al.] // Med. Biol. Eng. Comput. – 2020. – Vol. 58 – P. 2107–2118. DOI: 10.1007/s11517-020-02228-3 Scholar
  4. 4.Сметанников, О.Ю. Исследование средствами ANSYS эффекта памяти формы в изделиях из сшитого полиэтилена / О.Ю. Сметанников, Ю.Б. Фасхутдинова, Е.В. Субботин // Вычислительная механика сплошных сред. – 2020. – № 13 – С. 134–149. DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.2.11 Scholar
  5. 5.Assigning viscoelastic and hyperelastic properties to the middle-ear soft tissues for sound transmission / J. Zhang, C. Jiao, D. Zou [et al.] // Biomech Model Mechanobiol. – 2020. – Vol. 19. – P. 957–970. DOI: 10.1007/s10237-019-01263-w Scholar
  6. 6.Mathematical modeling, analysis and control in soft robotics: a survey / R. Ortigosa-Martínez, J. Martínez-Frutos, C. Mora-Corral [et al.] // SeMA. – 2024. – Vol. 81. – P. 147–164. DOI: 10.1007/s40324-023-00334-4 Scholar
  7. 7.Hejazí, F. Seismic performance of structure equipped with a new rubber bracing damper system / F. Hejazí, H. Farahpour, N. Ayyash // Archiv. Civ. Mech. Eng. – 2024. – Vol. 24. DOI: 10.1007/s43452-023-00845-x Scholar
  8. 8.Лурье, А.И. Теория упругости / А.И. Лурье. – М.: Наука, 1970. – 940 с. Scholar
  9. 9.Методы прикладной вязкоупругости / А.А. Адамов, В.П. Матвеенко, Н.А. Труфанов [и др.] / – Екатеринбург.: УрО РАН, 2003. – 411 с. Scholar
  10. 10.Arruda, E.M. A three-dimensional constitutive model for the large stretch behavior of rubber elastic materials / E.M. Arruda, M.C. Boyce // J. Mech. Phys. Solids. – 1993. – Vol. 41. – P. 389–412. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
08.12.2025
В выпуске
08.12.2025
Выпуск
№ 4 (2025)
Поделиться