Разработка метода замораживаемых вклеек для анализа напряженно-деформированного состояния пневматических шин тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт шинной промышленности"

ТАРТАКОВЕР Евгений Иосифович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЗАМОРАЖИВАЕМЫХ ВКЛЕЕК ПЯ АНАЛИЗА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН

Специальность 01.02.06 — динамика, прочность машин

На правах рукописи УДК 678.065

РГБ ОД

приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2000

Работа выполнена в государственном унитарном предприятии "Научно-исследовательский институт шинной промышленности" (ГУП "НИИШП")

Научные руководители

Научный консультант: Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Бидерман В.Л.

доктор технических наук, профессор Ушаков Б.Н.

доктор технических наук, профессор Бухин Б.Л.

доктор технических наук, профессор Варданян Г.С.

кандидат технических наук Сизиков H.H.

Ведущее предприятие:

ОАО "Кировский шинный завод"

Защита диссертации состоится " 15 " июня 2000 г. в 10 час.

на заседании диссертационного совета К 103.01.01 в ГУП "НИИШП" по адресу: 105118, Москва, ул. Буракова, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП "НИИШП"

Автореферат разослан "15" мая 2000 г.

Ваши отзывы просим направлять по вышеуказанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук Н.П.Лаврищева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Пневматические шины являются важным »лементом широко распространенных транспортных средств: легковых и рузовых автомобгаей, автобусов, авиационной техники, сельскохозяйст-¡енных, строительных, дорожных, подъемно-транспортных машин, тракто-юв, мотоциклов и др. Одновременно находятся в эксплуатации более 4 1Лрд шин, а мировой выпуск шин превышает 800 млн. в год. От надежной >аботы шин в значительной степени зависит надежность и безопасность ранспортных средств, их комфортабельность.

Шина представляет собой сложную композитную конструкцию, со-¡тоящую из резиновых элементов разной жесткости и армирующих эле-1ентов из материала другой природы (металлокорд, текстильный корд и ф.). Под действием нагрузки во внутренних зонах шины нередко появляется дефекты в виде отслоения деталей. Развиваясь в процессе эксплуатации, они приводят к разрушению шин, преждевременному их снятию или к ^ремонтопригодному состоянию. Поэтому повышение прочности и долго-(ечносги шин представляет собой актуальную народнохозяйственную загачу. Решение её путем усталостных испытаний образцов шин требует зна-штелъных затрат времени и средств.

Оптимальное решение этой задачи предполагает, в частности, зна-ше концентрации и распределения напряжений во внутренних зонах шипя. Известные методы экспериментального изучения напряженно-сформированного состояния шин такую возможность не предоставляют, вровень развития расчетных методов пока также не достаточен, нужна ксперименталыгая проверка результатов.

Таким образом, разработка метода экспериментального изучения на-гряженно-деформированного состояния внутри массива шины актуальна.

Цели и задачи работы. Целью работы является разработка нового кспериментального метода определения напряжений во внутренних зонах гатурных шин с применением " замораживаемых" вклеек из фотоупругого у1 гатериала холодного отверждения / Авт. св. N 1029004, 1983 г. /. В натур-гой шине образуют полости, в которые заливают композицию материала :олодного отверждения. В процессе полимеризации жесткость материала клейки увеличивается. Шину с вклейкой нагружают статическими нагруз-ами в момент, когда жесткость материала вклейки становится равной же-ткости окружающей резины, и выдерживают под нагрузкой до завершения шимеризации материала вклейки. После завершения полимеризации ши-:у разгружают, извлекают вклейку, просвечивают вклейку поляризован-"/ мм светом и по зафиксированной картине полос интерференции опреде-яют напряжения.

В процессе работы решались следующие задачи:

- Теоретическое обоснование метода на основе анализа вязкоупру-гости полимеров в процессе полимеризации;

- Разработка фогоупругих материалов холодного отверждения для вклеек и изучение их оптико-механических свойств;

- Разработка способа тарировки материала вклеек для моделирования жесткости исследуемой резиновой детали;

- Разработка технологии изготовления вклеек и испытания шин с вклейками, методики проведения измерений и обработки результатов;

- Анализ с применением разработанного метода напряженно-деформированного состояния легковых н грузовых шин разной конструкции и разработка рекомендаций по оптимизации конструкции.

Методы исследования. При решении поставленных в работе задач использовались теоретические методы и экспериментальные: поляризацион-^ но-опгический и элекгротензометрии, стендовые методы испытаний шин.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.Разработан и обоснован новый метод экспериментального исследования: полей напряжений в массиве объемных резиновых элементов шин, основанный на аналогии решения задач упругости и вязкоупругости для полимеров в процессе полимеризации. Модельные шины изготавливают с вклейками из эпоксидного фотоупругого материала холодного отверждения, причем нагружение моделей производят в тот момент, когда изменяющиеся в процессе полимеризации упругие свойства вклеек совпадают со свойствами резины. Возникшие в этот момент деформации и оптическая анизотропия замораживаются в процессе полимеризации под нагрузкой. После завершения полимеризации они измеряются способами, принятыми в трехмерной фотоупругости.

2 .Разработаны фотоупругие материалы для изготовления вклеек и исследованы их оптико-механические свойства при разной степени полимеризации.

3.Получены новые экспериментальные данные о распределении и концентрации напряжений в зонах возможных разрушений шин в условиях объемного напряженно-деформированного состояния.

Практическая ценность работы. Метод позволяет исследовать натурные шины сложной конструкции и выявить зоны концентрации касательных напряжений, которые, как правило, являются причиной разрушений шин, определить начальную и циклическую составляющие в местах наблюдаемых разрушений, на границе корд-резина. Информация о распределении и концентрации касательных напряжений в деталях, их величине представляется в наглядной форме в виде картины полос—линий одинаковых напряжений с фиксацией геометрии детали и её места в шине. По густоте расположения линий и величине наибольших порядков полос ингер-

»еренции во вклейках судят о наличии зон концентрации и величине наряжений.

Разработаны удобные для практического использования технологии из-отовления модельных шин с вклейками и их испытаний, методика измерений, бработки и представления результатов, создана экспериментальная оснастка.

Развиты также методы определения деформаций в шинах с помощью езинопроволочных датчиков и кривизномеров.

Разработанные методы составляют систему методов с возможностью онтроля получаемой информации и позволяют:

1.Сократить сроки и затраты на разработку шины в связи с возмож-остью выявлять зоны концентрации напряжений и контролировать уро-ень напряжений в них при оптимизации конструкции шины:

- на стадии проектирования при проверке новых решений на сущест-ующих образцах шин;

- на стадии доводки новой конструкции шины путём испытаний не-кольких вариантов с изменёнными геометрическими и жесткостными ха-акгеристиками отдельных её элементов;

2.Расширип> возможности экспериментальных методов при анализе при-ин разрушений шин, создании расчетных моделей, методов стендовых испьпа-ийидр.;

3.Оценить адекватность методов расчета напряженно-деформированного □стояния в зонах концентрации напряжений.

Результаты исследований используются в ГУЛ "НИИШП" в виде мето-ик испытаний, рекомендаций по проектированию при разработке докуменга-1П1 на шины и др. Она реализованы в конструкциях шин 11/701122,5 мод Д-1М, 2.001120 мод. КИ-113, 1350х550-533Р мод. ИД-370, 16,5/75М8 мод ИК-349, 65/70Р13,185/60Р14 и других, освоенных наряде шинных заводов

Апробация работы. Основные результаты доложены на семинаре "Ин-ерференционно-опгические методы механики твердого деформируемого ела и механики горных пород" (17-19 сентября 1985г.,г. Новосибирск), на ретьем (1991г.), шестом (1995г.) и седьмом (1996г.) симпозиумах "Пробле-гы шин и резинокордных композитов. Математические методы в механике, онструировании и технологии", проводимых НИИ шинной промышленного; (г.Москва) и научным центром "Эластомеры" и опубликованы в тезисах окладов этих симпозиумов.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в двенадцати ечатных работах. Получено в соавторстве три авторских свидетельства и пазит.

Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, четы-ех глав, основных результатов работы и выводов, списка литературы. Общи объем работы составляет 130стр., в том числе машинописного текста 8 стр., 60 рисунков, 2 таблицы, 92 наименования в списке литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы, формулировку цели работы и краткую аннотацию всех ее разделов.

В первой главе дана характеристика объекта исследования и проведен анализ работ, посвященных методам расчетного и экспериментального изучения напряженно-деформированного состояния шин. Рассматриваются различные конструкции шин, механические характеристики материалов и их деформации. Выделяются резиновые элементы и резинокордные (каркас, брекер), состоящие из одного или нескольких слоев обрезиненного корда, металлического или текстильного (рис.1). При номинальных значениях внутреннего давления и радиальной нагрузки типичные значения механических характеристик шинных: материалов и их деформаций следующие. Модули Юнга резиновых элементов шины составляют от 3 до 20 МПа, тогда как величина коэффициента Пуассона резин разной жесткости близка к 0,5. Модуль растяжения текстильной кордной нити составляет от 0,5 до 2,0 кН — металлокордной нити от 24 до 127кН. Относительный прогиб шин при действии радиальной нагрузки составляет 10 — 15%; линейные деформации резиновых элементов, как правило, не превышают ± 10%; деформации корда не выходят за пределы начального линейного участка диаграммы растяжения нитей (для шин с полиамидным кордом они редко превышают 5—7%).

Таким образом, пневматическая шина представляет собой сложную предварительно напряженную композитную конструкцию, материалы которой имеют существенно различные механические характеристики и значительные деформации.

3

Рис. 1. Основные элементы радиальной пневматической шины 1 - бортовое проволочное кольцо; 2 - каркас о меридиональным расположением нитей корда; 3 - слон брекера с металлокордными нитями под углом ±70° к меридиану; 4 - протектор; 5 - боковина; 6 - бортовая резиновая-лента; 7 - наполнительный шнур; А, Б и С -зоны разрушений на домках брекера, каркаса и в борте

В шинах радиальной конструкции традиционно возникают повреж-ения в зонах кромок слоев брекера и каркаса, а также на границе бортовой езиновоя ленты и резинокордного слоя (зоны А, Б и С на рис.1). Начина-гея разрушение чаще всего в зонах концентрации напряжений, которая в аких композитных конструкциях как шина, возникает не только в зонах еометрической и силовой неоднородностей (т.е. в местах резкого измене-ия формы и нагрузки), но и в зонах механической неоднородности по по-ерхностям скрепления элементов из разного материала. Значительно более ложен не только характер разрушений, но и анализ причин разрушений :омпозитных конструкций в сравнении с однородными телами, в частно-ти, в установлении места зарождения трещины.

Таким образом, для оценки прочности и долговечности композитен; конструкций, для выбора оптимальных конструктивных форм, обеспе-швающих наивысшую прочность и долговечность, весьма важно знать шелределение и концентрацию напряжений по поверхностям скрепления шеменгов шины, где, в основном, и начинается развитие разрушения.

Основными видами нагрузок, действующих на шину, являются ¡нутреннее давление, радиальные, боковые и др. усилия. Сопоставление апряженно-деформировавных состояний элементов шин при этих условнее нагружения дает информацию о циклической составляющей, что позво-тяет оцеипъ работоспособность конструкции.

Применяемые методы расчета шин, основанные на теории многодойных оболочек (развитые в работах В.ДБидермана, Б.ЛБухина, Э.Я.Левковской ШСНиколаева Э.И.Григолюка, А.Е.Белкина, ЭНКваши и других) и использующие простые модели - балки, стержни, кольцо на упругом основании (О.Н.Мухин, В.Е.Гуральник и другие), задачу определения концентрации напряжений в зонах геометрической и механической неоднородности шин не решают. Опыт применения метода конечных элементов для расчета шин показывает принципиальную возможность при оптимизации конструкции шины учитывать местные напряжения в зонах возможных разрушений шин. Отмечено, что учет особенностей конструкции, таких как расположение кромок заворотов слоев каркаса и усиливающих лент, кромок слоев брекера и других мест скачкообразных изменений структуры требует использования моделей, в которых корд и резина представлены отдельными элементами. Сложности построения и анализа подобных моделей пока не преодолены, что обуславливает принципиальную важность экспериментального изучения распределения и концентрации напряжений в шине.

Методы и средства элекгротензометрии, созданные для определения деформаций и напряжений шин, (работы В.Л.Бидермана, В. АЛугина,

B.ГШачева, В.И. Новопольского, П.И.Алексеева О.Б.Трегьякова,

C.ПЗахарова, И.В.Балабина, Э.Я..Левковской, В.Керна, К.Гроша и других)

позволяют определить деформации в отдельных точках свободной поверхности, деформации и усилия в нитях корда и проволоки бортового кольца, напряжения и перемещения в контакте протектора с опорной поверхностью и борта с ободом. Для изучения напряжений во внутренних областях шины метод элекзротензометрии не эффективен.

Для изучения концентрации напряжений во внутренних зонах деталей и при разработке мер по их снижению, установлении причин разрушений наиболее эффективны поляризационно-опгические методы, позволяющие получить наглядную картину распределения напряжений.

Известно применение поляризационно-оптических методов с использованием плоских моделей из полиуретанов в виде срезов шин, шашек протектора и различных РТИ (КХИНейенкирхен, С.И.Добровольский, Г.ИФельдман, МФ.Майская, Б.М.Горелик и другие). Результаты, полученные при изучении таких моделей шин, решают ограниченное число зад ач.

Как показывает анализ опубликованных работ, применение традиционных поляризационно-оптических методов при изучении напряженно-деформированного состояния композитных конструкций встречает серьезные трудности и ограничения. В методах вклеек, интегральной фотоупругости, рассеянного света требования прозрачности всех элементов модели накладываются на ограниченные возможности самих методов.

Для определения напряжений в трехмерных однородных конструкциях широко используются "замораживаемые" модели из фотоупругих материалов горячего отверждения. Однако применение таких моделей для анализа напряженно-деформированного состояния композитных конструкций, какой является шина, встречает серьезные трудности. Это связано с тем, что в процессе этапов нагревания и последующего охлаждения, необходимых для фиксации деформаций, в модели возникают мешающие измерениям температурные эффекты и остаточные напряжения, которые могут привести к разрушению объемных моделей в процессе испытаний. Они вызваны разницей коэффициентов теплового расширения элементов композитной модели.

Изучены возможности метода фотоупругости с применением трехмерных фотоупругих моделей из материала холодного отверждения (работы Б.Н.Ушакова, А.Дюрелли и других). Модель нагружают в недополиме-ризованном состоянии, когда основная часть сетки макромолекул уже сформировалась, и полимеризуют окончательно под нагрузкой. Исследования ряда задач, имеющих теоретическое решение, на однородных моделях из материала холодного отверждения, показали удовлетворительное совпадение результатов, включая зоны концентрации напряжений. Показана эффективность применения такого материала для анализа напряжений в объёмных композитных конструкциях. Модели изготавливают отливкой жид-

кой композиции материала в форму, в которую вставлены элементы из иного материала. Материал холодного отверждения полимеризуется при комнатной температуре, имеет незначительную полимеризационную усадку, поэтому в композитной модели температурные эффекты отсутствуют. После завершения полимеризации модель разгружают, разрезают на тонкие пластинки - срезы, просвечивают срезы поляризованным светом и определяют напряжения. Композитные фотоупругие модели из эпоксидного материалов холодного отверждения применялись для определения напряжений в резино-металлическом амортизаторе при вертикальной нагрузке и осадке 15%,тишиной для шин (Б.Н.Ушаков и другие). Модуль упругости материала для зафиксированного состояния составил 6 МПа, коэффициент Пуассона ц=0,46—0,49.

Близость механических характеристик недополимеризованного эпоксидного материала в момент фиксации оптической картины к механическим характеристикам резины (р и Е), литьевая технология изготовления моделей, замораживание картины полос при комнатной температуре, наличие адгезии эпоксидного компаунда к резине, корду и металлу - факторы, явившиеся исходными посылками для разработки метода исследования напряженно-деформированного состояния шин с применением такого материала.

Во второй главе приведены результаты разработки метода замораживаемых вклеек для анализа напряженно-деформированного состояния в объемных резиновых деталях натурных конструкций шин. Этот метод является развитием метода замораживаемых моделей из фотоупругого материала холодного отверждения.

Сущность метода замораживаемых вклеек состоит в том, что в исследуемой области шины в резине образуют полость, в которую заливают композицию фотоупругого материала холодного отверждения, т.е. изготавливают вклейку. В процессе полимеризации происходит склеивание материала вклейки с резиной и кордом и увеличение его жесткости. Нагружение шины с вклейками производится в момент близости механических характеристик недополимеризованного материала вклейки и исследуемой резиновой детали. Этот момент определяют путем испытания образцов, изготавливаемых из резины исследуемой детали и материала вклейки одновременно с ней и подвергаемых тому же режиму полимеризации, что и вклейка. Шина находится под нагрузкой до завершения полимеризации материала вклейки. Деформации в ней оказываются замороженными. Затем вклейку извлекают из шины, разрезают на срезы и определяют напряжения в ней при просвечивании срезов поляризованным светом.

Применение фотоупругого материала холодного отверждения для определения напряжений в упругих телах может быть обосновано с позиции механики полимеров, если предположить, что материал в процессе полимеризации обладает линейно-вязкоупругими свойствами. В этом случае связь между напряжениями стч и деформациями е^ может быть представлена уравнениями, предложенными, в частности, Москвитиным В.В.:

ау(() = | - т'){с1Бу /

или

г

€ч{г) = - /

*о

где П(Г-т') и ЩЧ'-т') функции ползучести и релаксации; ^ -момент, с которого недополимеризованный материал можно считать вязкоупругим; г'- приведенное время, характеризуемое зависимостью

с1 Т

а'т{Т)а'ч'{Цу

Здесь Т - температура, а'(Т) и а"п(т]) - коэффициенты приведения 0 < т| < 1 - степень полимеризации материала (г| = 1 в момент завершения полимеризации), монотонно возрастающая функция, удовлетворяющая следующему кинетическому уравнению:

йг] / йг = <2 (т] ,т ).

Функция 0(т|,Т) характеризует скорость реакции в зависимости от степени отверждения и температуры. Реакция отверждения эпоксидных материалов холодного отверждения, из которых изготавливают модели, протекает с выделением тепла, поэтому необходимо обеспечить хороший теплоотвод и изотермические условия во время полимеризации, чтобы исключить влияние температуры в соотношении для М, которое тогда примет вид

/

Г = $ сИ / а (г/).

'о

В работах Алфрея Т., Харлаба В. Д. и других показано, что при оди-гаковых граничных условиях существует аналогия напряженно-деформи-юванных состояний в упругих и линейно-вязкоупругих телах при постоян-юм коэффициенте Пуассона (|1=сопб1). Так, например, если на поверхности •ела заданы внешние силы, то напряжения в вязкоупругом и упругом телах (динаковы, а для определения перемещений и деформаций в вязкоупругом •еле необходимо деформации и напряжения упругого тела умножить на гекоторый оператор по времени. Если на поверхности тела заданы перемещения, то деформации и перемещения в вязкоупругом и упругом телах »данаковы, а напряжения определяются путем замены в упругом решении годуля упругости соответствующим оператором по времени. Эти анало-ии были сформулированы Н.Х.Арутюняном для стареющих вязкоулругих материалов. Для кусочно-однородных тел аналогия выполняется лишь, то-•да, когда функции ползучести (и релаксации) сопрягаемых тел подобны ош когда жесткость одного элемента во много раз превосходит жесткость фугого. В других случаях для кусочно-однородных тел при ц=соп$1 анало-"ия выполняется приближенно, однако при этом удовлетворительные ре-¡ультаты получаются тогда, когда напряжения плавно изменяются со временем (работы Коваленко А.Д. и Кильчинского А.А., а также Шепери 3.А.). Условия постоянства коэффициента Пуассона и плавного изменения тапряжений достаточно хорошо выполняются в случае шины с вклейкой из толимернзующегося материала при постоянных нагрузках. Аналогия меж-^у упругими и вязкоупругими задачами позволяет определять напряжения з вязкоулругих телах с применением упругих моделей (исследования Хе-:ина Г. Л., Варданяна Г. С. и других) и наоборот, в упругих телах - с применением моделей и вклеек из вязкоупругого полимеризующегося материала Исследования механических и оптико-механических свойств используемого эпоксидного материала в процессе полимеризации (работы Ушакова Б.Н.,Дюрелли А. и других) выявили следующее. Картины полос тнгерференции в моделях в разные моменты времени в процессе юлимеризации под нагрузкой и зафиксированные картины полос хорошо :оответствуют упругим распределениям напряжений для теоретических эешений. Имеет место аналогия вязкоулругих механических и оптико-иехашгческих свойств материала. Наличие такой аналогии связано с тем, тго напряжения и оптическая анизотропия полимеров имеют одинаковую причину в деформации и изменении структурных звеньев макромолекул. Это подгверяздается для разных полимеров, используемых для поляризаци-энно-оптических измерений (исследования Нетребко В.П., Шарафутдинова Г.З. и других). Для определения напряжений и деформаций по картинампо-тос, соответствующих зафиксированному состоянию, используются

такие же соотношения, что и для упругих задач:

cr j - о 2 = сг 0(а> , rj)m / h,

где Ci, о2 - главные напряжения, m - порядок полос, измеряемый в рассматриваемой точке; к - толщина среза вырезанного из объемной модели или вклейки; с0 - ошичсская постоянная материала, определяемая на тари-ровочных образцах, полимеризуемых по тому же режиму, что и изучаемая модель или вклейка (ш - возраст материала, т.е. длительность полимеризации с момента отливки до вахружения).

Процесс полимеризации материалов холодного отверждения протекает с выделением тепла. В связи с этим было исследовано тепловыделение при отливке вклеек и тарировочных образцов с применением хромель-капелевых термопар и многоканального самописца КСП. В экспериментах была зафиксирована максимальная температура 44° С; оптических эффектов, обусловленных градиентом температур в процессе полимеризации и разницей коэффициентов теплового расширения материалов не выявлено. В силу того, что размеры вклеек невелики, эффекта повышения температуры смеси после отливки вклеек не выявлено; температура падает и через 5 -8 ч становиться равной температуре воздуха.

Для выяснения возможности изготовления вклеек с разным модулем упругости были изучены свойства материала холодного отверждения в процессе полимеризации. Использовали фотоупругий материал холодного отверждения следующего состава: эпоксидная смола ЭД-20 - 100 вес.ч., полиэти-ленполиамин (отвердитель) - 10 вес.ч., дибутилфталат (пластификатор) - 10 вес.ч. Образцы изготавливали в виде д исков диаметром D = 50мм, толщиной t = 10мм. Нагружали их сосредоточенными силами Р вдоль диаметра. Одновременно отливали семь образцов, которые нагружали при разном возрасте материала ш. После нагружения образцы полимеризовали 7-12 сут до завершения полимеризации. После разгрузки диска порядок полос в нем несколько снижается, а затем остаётся неизменным: в течение длительного времени. Для "замороженного" диска по величине изменения диаметра ДО и порядку полос inc в центре диска вычисляли значения модуля упругости Е и оптической постоянной сто, соответствующие зафиксированному состоянию, с помощью соотношений

сг 0 = 8 Р I 7Г D m с Е = 0 ,7 7 4 P / î(D , - D )

где D, Di — величины диаметра диска, измеренные до и после фиксации деформаций под действием силы Р. Нагрузка на диски составляла

оответственно 21, 21, 21, 31, 31, 75, 75 Н. Получено, что при изменении ¡озраста материала от 1 до 10 сут. модуль упругости изменяется от 1 до 16 ИПа, что соответствует диапазону значений модулей упругости резин, фименяемых для изготовления элементов пневматических шин (рис.2).

Рис. 2. Графики изменения модуля упругости £ и оптической постоянной а о в зависимости от возраста а>

Отливая различные части модели в разное время можно получить композитную модель с разными величинами модулей упругости сопряженных элементов.

Разработаны технологии изготовления и испытания шик с вклейками, позволяющие определять напряжения в различных резиновых деталях шины, наружных и внутренних, методики проведения измерений и обработки результатов. Вклейки располагаются таким образом, чтобы получить наибольшее значение циклической составляющей напряжений (рис.3).

Рис. 3. Схема расположения вклеек при изучении напряженного состояния шин: А - вклейки в протектор и резиновые детали плечевой зоны шиньг, Б- в боковину и резиновые детали бортовой части шины; В- вклейки в бортовую резиновую ленту;

1 - вклейка, деформирующаяся от действия внутреннего давления; 2 - вклейка, деформирующаяся от действия внутреннего давления и радиальной нагрузки; 3 - линии разметки для вырезания меридионального среза из вклейки

Для определения момента нагружения шины с вклейками разработан способ тарировки материала вклеек Испытывают композитные тарировочные образцы, изготавливаемые одновременно с вклейкой и полимеризуемые по тому же самому режиму, в виде круглых дисков диаметром Б = 40мм и толщиной I = 10мм. Один диск однородный, а другой - составной с элементами из материала вклейки и с резиновой полоской в центральной части из резины исследуемой резиновой детали. Диски периодически нагружают сжимающими силами вдоль диаметра, сравнивают картины полос в них и затем разгружают. В некоторый момент времени картины полос в дисках оказываются близки к картине в однородном диске (рис 46), тогда как в другие моменты времени они

В

£

¡личаются (рис.4а, 4в). Механические характеристики материала вклеек в >т момент времени оцениваются как близкие к резине детали.

Рис 4. Картины полос интерференции для составного тарировочно-з образца при малой степени полимеризации (а), в момент одинаковой легкости недополимеризованного материала холодного отверждения и езины (б) и при слишком большой степени полимеризации (в); ифры-иорядки полос

Проведена оценка точности результатов, получаемых методом вклеек, путем сравнения с данными метода тензометрии. Исследовалось напряженно-деформированное состояние легковой радиальной шины 175/70Р13 модели Альфа-20-1П с протектором без рисунка, однослойным каркасом с капроновым кордом и двухслойным металлокордным брекером. Все резиновые детали шины были изготовлены из резины одного состава. В шести-семи точках вдоль двух противолежащих меридиональных сечений на наружной поверхности шины с помощью резинопроволочных тензодатчиков были измерены деформации (окружные, меридиональные и под углом 45° к меридиану) при нагружешш шины внутренним давлением р = 0,2 МПа и радиальной нагрузкой <2=4 кН. С помощью специальных тензопреобразоватсяей в точках измерения деформаций было определено изменение кривизны в меридиональном направлении при нагружении шины внутренним давлением и радиальной нагрузкой.

Для изготовления вклеек в потфовной резине специальным ножом (горячим) в меридиональном направлении были вырезаны канавки (проходящие через точки измерений) глубиной 3-5 мм, шириной около 10 мм. В канавки заливали материал вклейки. После "замораживания" деформаций во вклейках под действием нагрузки из них были вырезаны более тонкие пластины (срезы), при просвечивании которых в полярископе были определены меридиональные напряжения ат в точках на поверхности шины и наибольшие касательные напряжения %^ во внутренних точках шины

На рис.5 показаны фотографии картин полос интерференции для вклейки 1 при действии внутреннего давления р = 0,2 МПа (а) и для вклейки 2 от действия давления и радиальной нагрузки = 4 кН (б). Графики изменения меридиональных напряжений ат показывают, что результаты, полученные двумя методами, хорошо согласуются друг с другом, а также с результатами измерения изменения кривизны Л". Зоны нулевого изменения кривизны Л1 = 0 совпадают с сечениями вклейки, в которых порядок полос не изменяется по ее толщине.

В табл. 1 приведены значения меридиональных напряжений ат, определенных методом тензометрии и методом вклеек при двух испытаниях шины, нагружаемой внутренним давлением р = 0,2 МПа. Как видно из таблицы, результаты метода вклеек удовлетворительно согласуются с результатами тензометрии и в точках с наибольшими напряжениями отличаются не более чем на 13%.

Рис. 5. Картины полос интерференции для вклеек, а также графики расселения меридиональных напряжений стт по наружной поверхности шины данным вклейки—сплошная линия; по данным тензометрии—светлые точки

Таблица 1

ридионалъные напряжения ат МПа, определенные методами тензометрии и вклеек

Точка Метод тен- Метод вклеек А

измере- зометрии

ния £/=3,7 МПа (Т0 2=3,6 Н/см %

£>=3,0 МПа

1 0,2 0,19

2 0,21 0,19 9,5

3 0,12 0,12

4 0,23 0,20 13

5 -0,01 0,02

6 -0,07 -0,01

Третья глава содержит результаты развития методов измерения деформаций в шинах с применением резинопроволочных датчиков и кривиз-номеров. Эти методы были использованы для анализа напряженно-деформированного состояния на кромках кордных слоев каркаса, расположенных внутри многослойного каркаса, где наблюдаются разрушения, а также для сопоставления с методом вклеек. При этом потребовалось исследовать поля деформаций на внутренней и наружной поверхностях шины.

Резинопроволочный датчик, созданный В.А.Пугиным и В.Л.Бццерманом, представляет собой резиновую нить диаметром ~ 2мм, на которую спирально намотана тензочувствительная проволока диаметром 15 — 20 мкм. К концам проволоки подпаяны выводы. Нить предварительно растянута на 100%. Датчик способен измерять деформации 30% и выше. Градуировочная характеристика датчика линейна до ±10%.

При совершенствовании методики измерения деформаций резино-проволочными датчиками с целью повышения точности измерений решены следующие задачи:

1.Резинопроволочный датчик имеет малую собственную жесткость на растяжение. Для удобства установки датчика и уменьшения погрешности измерений, обусловленной возможным различием в базе датчика при установке его для градуировке и измерений на поверхность шины разработано и изготовлено специальное устройство, позволяющее задавать датчику требуемую базу. Использование такого устройства и разработанной технологии его применения позволило проводить измерения с погрешностью, обусловленной различием базы датчика, не превышающей 2 — 3%;

2.Резинопроволочный датчик изготавливается в НИИШП'е мелкими партиями. Существовавшая ранее технология изготовления характеризовалась значительными потерями датчиков (50% и более) из-за разрушения растянутой шли при подпайке тензочувсгвительной проволоки к выводам и большим разбросом сопротивлений датчиков (7 — 10 Ом ). Для устранения указанных недостатков разработана новая двухсгадийная технология изготовления датчиков и создана необходимая оснастка, позволяющая снизить трудоемкость и обеспечивающая меньший разброс характеристик датчиков, что достигнуто за счет выполнения на разных устройствах операций подпайки тензочувствигельной проволоки к выводам и намотки полученной заготовки на резиновую нить. Эта разработка позволила уменьшить процент разрушенных датчиков до 10 — 15% и уменьшить разброс сопротивлений датчиков до ± ОД Ом и менее;

3.Модернизированы другие стадии процесса измерений, в частности, способ разметки поверхности шины, датчик угла поворота колеса.

Разработан метод измерения изменения кривизны поверхности шины с помощью специального датчика — кривизномера. Конструкция дат-

ка, разработанного под руководством В.Л.Пугина представляет собой «кую узкую упругую полоску, на которую с противоположных сторон клеены бумажные тензорезисторы с сопротивлением 11=100 Ом. С одной эроны такой упругий элемент скреплен с резиновой полоской. Это по-эляет приклеивать датчик к поверхности шины с помощью резинового ея и лепсо его отклеить. Габариты датчика: база - 10 — 15 мм, ширина ~ >мм, высота ~ 2 мм. Для проведения измерений датчик подключают к гзоусилителю по полумостовой схеме. Для градуировки датчик приклеи-гтся к тонкой жесткой полоске, которая плотно прижимается к цилинд-ческой поверхности известной кривизны, и фиксируются показания ре-стрирующего прибора. Испытания показали, что градуировочная харак-эистика датчика линейная, проверялась до величины л* = 0,033 1/мм.

По результатам исследований разработана и изготовлена эксперн-нгальная оснастка, составлены и внедрены методики измерения дефор-ций и необходимые инструкции, используемые при создании шин.

Четвертая глава посвящена применению разработанных методов для ализа напряженно-деформированного состояния шин. Показаны их возможет и эффективность при оптимизации конструкции шин. Представлены зультаты испытаний методом вклеек легковых шин размеров 175/70ШЗ, 5/65ШЗ, 205/70ИЗ, и 245/65Ш2, грузовых шин 11.001120 мод Д-ЗМА и 0/801120 с металлокордным каркасом и шин 9.001*20 мод И-Н142Б разных нструкций методами вклеек и тензометрии. В перечисленных шинах иссле-валась плечевая зона, боковая стенка, но в основном бортовая часть.

При испытаниях исследовались наиболее нагруженные сечения ши-г при действии внутреннего давления и радиальной нагрузки. Во внут-нних зонах определялись максимальные касательные напряжения, кото-[е нередко являются причиной разрушений шин; на наружных поверхностях реяелялись меридиональные напряжения, деформации корда и резины.

При исследовании нпш методом вклеек информация о распределении пряжений и их величине представлена в наглядной форме, позволяющей деть расположение зон концентрации напряжений, максимальных и мини-льных значений и определить их изменение при изменении нагрузки.

Выявлены области концентрации максимальных касательных на-яжений (т тах) в плечевой и бортовой зонах шины и сложный характер определения напряжений в них. В бортовой части это кромки заворота оя каркаса и бортовой резинокордной ленты и, по крайней мере, три облас-концентрации напряжений в бортовой резиновой ленте, обусловленные нтактным взаимодействием борта и обода. Одна из них, высоконагружен-я, расположена на границе с резинокордным слоем (слоем каркаса, заворо-м слоя каркаса или бортовой резинокордной лентой) несколько выше граны контакта борта с закраиной обода и совпадает с зоной наблюдаемых

разрушений. Изменение положения заворота слоя каркаса и бортовых лент существенно влияет на распределение зон концентрации напряжений и их величину. При действии радиальной нагрузки эти области смещаются и возможно наложение рассматриваемой области, в частности, на область концентрации на кромке заворота слоя каркаса (для шин с однослойным каркасом).

Выявлено, что во всех исследованных случаях области концентрации напряжений совпадают с зонами наблюдаемых разрушений. Определены значения т та1 при действии внутреннего давления (начальные) и размах в зонах разрушений для различных шин. Значения напряжений здесь в 2 — - 5 и более раз превышают значения средних напряжений.

Проведенные исследования позволили получить информацию о влиянии профиля шины и конструкции усиления борта на нагруженноегь бортовой зоны, сопоставить нагруженноегь бортовой и плечевой зон шины, выявить зависимость напряженно-деформированного состояния на кромке заворота слоя каркаса от его высоты и др. и сформулировать некоторые рекомендации по конструированию шин.

С помощью метода вклеек были исследованы напряжения в зоне кромок слоев брекера серийной легковой шины 175/70Р13 с однослойным каркасом и двухслойным металлокордным брекером (рис.6). Вклейки были расположены в плоскости симметрии шины, нагруженной давлением р = 0,19 МПа и радиальной нагрузкой кН. Оптическая постоянная материала вклеек, определенная при испытании тарировочного диска, составила Сто = 2,97 Н/см. Толщина срезов I составила 4,91 и 6,43 мм. На рис.6,а показана картина полос для меридионального среза из вклейки от внутреннего давления. Видно, что наиболее нагруженной зоной является резиновая прослойка между брекером и каркасом. Этот вывод согласуется с данными, получаемыми расчетом, в котором прослойка считается работающей преимущественно на сдвиг. В прослойке видны две зоны концентрации напряжений (порядок полос ш = 6,3 и 5,9). В зоне на кромке первого слоя брекера максимальное касательное напряжение т Ша1 = 0,15 МПа. Во второй зоне на кромке экранирующего текстильного слоя т = 0,14 МПа. Видно также, что у края брекера распределение напряжений по толщине прослойки неравномерное, порядок полос ш изменяется от 6,3 до 2,5. На рис.6,б приведена картина полос интерференции для среза из вклейки от действия внутреннего давления и радиальной нагрузки. Можно видеть, что на наружной поверхности покровной резины меридиональные напряжения изменяют знак, переходя через точку, где т=0, и становятся сжимающими с приближением к опорной поверхности. Под действием радиальной нагрузки напряжения в прослойке на кромке брекера уменьшаются от 0,15 до 0,1 МПа. При удалении от кромок брекера. к центру порядок полос уменьшается, по толщине прослойки между брекером и каркасом изменяется незначительно, т.е. распределение напряжений здесь близко к равномерному.

Вмесгге с тем имеет место концентрация напряжений на верхней >омке брекера, где х = 0,2 МПа (ш= 7), несмотря на наличие экранирующего гоя. Это связано с изгибом боковой стенки шины под действием радиальной ирузки. На кромке экранирующего слоя при действии радиальной нагрузки шболыние касательные напряжения возрастают от 0,14 до 0,18 МПа. Калиге на кромке экранирующего слоя концентрации напряжений свидетельст-ет о необходимости юбегать оголения нитей при изготовлении шины.

С

Рис. 6. Картины полос во вклейках в зоне брекера легковой шины при йствии внутреннего давления (а) и при действии давления и радиальной грузки (б)

Исследовали влияние конструкции усиления в бортовой части грузовой шины 9.001120 мод. И-Н142Б на уровень концентрации напряжений в зоне наблюдаемых разрушений на границе бортовой резиновой ленты со слоем каркаса (область С на рис. 1). Испытывали шину, которая отличалась от серийной тем, что имела борта разной конструкции. Одна сторона шины имела бортовую часть с металлокордной крыльевой лентой (серийная конструкция). Другая сторона шины имела бортовую часть с опытной конструкцией, в которой усиление было выполнено из резинокордных слоев с текстильным кордом. С каждой стороны шины было отлито по две противолежащие вклейка, которые размещались в бортовой резиновой ленте (модуль упругости Е=9,6 МПа) и в боковине (Е = 3,5 МПа).

Шину с вклейками нагружали номинальными внутренним давлением р = 0,65 МПа и радиальной нагрузкой С? = 20 кН на прессе.

При действии внутреннего давления в конструкции с металлокорд-ным усилением в зоне возможных разрушений начальные напряжения невелики х = -(0,1*0,46) МПа. При действии давления и радиальной нагрузки в зоне наблюдаемых разрушений имеется концентрация напряжений ттах = -1,1 МПа,. Амплитуда напряжений в зоне возможных разрушений равна та =0,32-И),5 МПа. В конструкции бортовой части без металлокордного усиления наблюдается концентрация начальных напряжений в зоне наблюдаемых разрушений ттах = - (0,8*1,0) МПа При действии радиальной нагрузки область концентрации напряжений также совпадает с областью разрушений, наблюдаемых при испытаниях шин, тгеах = 1,3 МПа. Амплитуда напряжений та = 0,95 -5-1,1 МПа, что в 2-3 раза выше, чем в серийной конструкции. Усталостные испытания выявили недостаточную работоспособность конструкции без металлокордного усиления.

Полученные с помощью вклеек картины полос интерференции дают наглядную и подробную информацию о сложном характере распределения и концентрации напряжений в наиболее натруженных зонах шины. Кроме напряжений, во вклейках фиксируются перемещения и кривизна профиля шины под нагрузкой, которые тоже интересуют конструктора шин. Результаты изучения напряжений в натурных шинах, изготовленных в реальных заводских условиях, позволяют проводить оптимизацию конструкции шин по уровню местных напряжений в наиболее нагруженных зонах.

Использование метода "замораживаемых" вклеек позволяет значительно сократить сроки и затраты при проектировании и отработке конструкции шин.

Основные результаты работы и выводы.

1.Разработан новый метод экспериментального изучения напряжен-деформированного состояния во внутренних зонах натурных шин с менением замораживаемых вклеек из фотоупругого материала холод-о отверждения (а. с. № 1029004). В резиновых элементах шины изготав-¡ают полости, в которые заливают композицию материала холодного ерждения. Шину с вклейками из недополимеризованного материала ружают в момент, когда жесткость материала вклейки совпадает с жест-тью окружающей резины, и полимеризугот окончательно под нагрузкой, •ем вклейки извлекают из шины, просвечивают поляризованным светом

0 картинам полос интерференции определяют напряжения.

Метод позволяет определять напряжения во внутренних зонах наших шин вблизи армирующих элементов, что с применением известных годов было невозможно.

2. Проведено теоретическое обоснование метода вклеек с позиций итогии задач упругости и вязкоупругости, а также аналогии механиче-к и оптико-механических уравнений состояния полимерного материала фоцессе полимеризации. Показано, что метод позволяет получить на-кные результаты при статических нагрузках, когда напряжения плавно меняются во времени.

3. Разработаны материалы холодного отверждения для изготовления юраживаемых вклеек на основе эпоксидных смол и полиэтиленполиа-на, имеющие низкую экзотермичность. Исследованы механические и гико-механические свойства этих материалов в процессе полимеризации

1 разных степенях полимеризации с момента ее начала. При испытании целей с известными теоретическими решениями установлено, что расселение напряжений в разные моменты времени при разных степенях шмеризации соответствует упругому распределению.

4. Разработан способ определения момента нагружения шин с гейками, когда жесткость недополимеризованного материала вклейки ловится близкой к жесткости окружающей резины, с применением об-щов в виде круглого диска, нагруженного сосредоточенными силами )ль диаметра, с полосой из резины в диаметральном сечении.

В момент совпадения жесткостей материала холодного отверждения юзины картина полос интерференции в таком композитном диске стано-гся такой же, как в однородном диске.

5. Подробно разработана технология изготовления шин с вклейками к испытания, включающая изготовление полостей для вклеек, заливку дкой композиции материала вклеек в полости, резины полимеризации геек, нагружение шин, извлечение вклеек из шины, изготовление срезов,

методики проведения фотоупругих измерений в срезах, обработки и анализа результатов.

6.Развит метод измерения деформаций в шинах с помощью резино-проволочных датчиков с целью повышения точности и технологичности измерений путём обеспечения контроля базы датчика при градуировке, установке на поверхность и измерениях. Разработана также новая технология изготовления датчиков, позволяющая снизить трудоемкость и повысить их качество.

7.Разработан метод измерения изменения кривизны поверхности шины, основанный на принципах электротензометрии. Создана конструкция датчика многоразового применения с базой 10-15 мм и методика его градуировки. Знание кривизны поверхности шины повышает достоверность результатов измерения деформаций и напряжений, что важно при сопоставлении расчетных и экспериментальных данных.

8.Разработанные методы составляют систему, позволяющую получать принципиально новую информацию о напряженно-деформированном состоянии элементов шины, включая трехмерное, и контролировать её достоверность. Созданные оснастка, методики испытаний, доступность и относительно невысокая стоимость материала вклеек, простота и надежность оборудования и аппаратуры, делают разработанный метод замораживаемых вклеек эффективным инженерным средством при оптимизации конструкции по требуемому минимуму местных напряжений, обеспечивающих надежность и ресурс конструкции и при определении причин разрушений шин.

9.С применением разработанных методов детально исследовано напряженно-деформированное состояние в зонах разрушений легковых и грузовых шин: 6 конструктивных модификаций шины 9.001120 мод.И-Н142Б, 2 конструкции шин с меташюкордом в каркасе и 4 конструкции легковых шин. Установлены некоторые особенности деформирования различных элементов шин и даны рекомендации по конструированию, состоящие в следующем:

- напряженно-деформированное состояние в зонах разрушений бортовой части обусловлено мембранными усилиями, передаваемыми от натянутых нитей каркаса на бортовой кольцо, изгибом боковой стенки и взаимодействием борта с ободом. Распределение напряжений определяется совокупностью значений жесгкосгных и геометрических параметров конструкции. В зонах разрушений имеет место значительная концентрация касательных напряжений, которые в 5-7 раз превышают средние напряжения;

- введение усиливающих деталей, которые повышают жесткость бортовой части на растяжение и изгиб, одновременно снижает начальные деформации слоев каркаса в зоне разрушений; при качении шины наружный слой испытывает деформации сжатия, которые при эксплуатации с

егрузкой и (или) с пониженным давлением могут превысить начальное гяжсние;

- на профиле шины имеются области, сохраняющиеся при перегруз-где поперечная сила мала; при размещении в них кромок слоев каркаса тигается высокая работоспособность.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. В.Е.Гуралышк, Е.И.Тартаковер. Экспериментальное исследова-: деформаций в шине 260-50811 с одним бортовым кольцом // Механика ¡вматических шин, - М., 1976,с. 103-110. / Сб. научн.тр. IНИИШП.

2. Авт. св. 568840 (СССР) Устройство для испытаний образцов в )ме радиального среза шины. Авт.: Левин Ю.С., Тартаковер Е.И., Слю-:ов Л.Д, БИ., 1977, с.98

3. Авт. св. 1029004 (СССР) Способ определения напряжений в консг-циях. Авт.: Бцдерман В.Л., Тартаковер Е.И., Ушаков Б.Н., Опубл. 1983, л №26. с. 132.

4. В.Л.Бндерман, Е.И.Тартаковер, Б.Н.Ушаков. Определение напря-шй в резиновых деталях поляризационно-оптическим методом. В сб. герференционно-оптические методы механики твердого деформируемо-гела и механики черных пород. Тезисы общесоюзного семинара. Ново-¡ирск СО АН СССР, 1985, с. 139-140.

5. В.ЛБидерман, Е.И.Тартаковер, Б.Н.Ушаков. Определение напря-шй в резиновых и резинометаллических деталях. Машины, приборы, нды. Вып. 11. 1988, М, МВТУ, с. 37.

6. ВЛ.Бндерман, ЕНТартаковер. Исследование напряженно-деформиро-ного состояния бортовой части радиальных шин с применением поляризаци-хюптического метода. В сб. трудов НИИШГТ'а,-М, 1988, с. 144-158.

7. Е.И.Тартжовер, Б.Н.Ушаков, Д.Г.Успенская. Определение на-исений в автомобильных шинах поляризационно-оптическим методом, териалы IV Уральского селишара по проблемам проектирования неод-юдных конструкций., Миасс, изд-во ЧПИ, 1990.

8. Е.И.Тартаковер, Б.Н.Ушаков, ДТ.Успенская. Определение на-гасений в резиновых и резинометаллических деталях методом заморажи-мых вклеек. Материалы конф. "Прогрессивные технологические про-сы в машиностроении", Харьков, изд-во ХТИ, 1990, с. 185-186.

9. Е.И.Тартаковер, Б.Н.Ушаков, ДТ.Успенская. Определение на-исений в натурных пневматических шинах методом замораживаемых юек Материалы III Всесоюзного симпозиума "Проблемы шин и резиночных композитов", М., НИИШП, 1991, с. 25-30.

10. Авт. св. 1705132 (СССР) Покрышки пневматической шины. Авт.: Дроздова В.В., Соколов С.Л., Таргаковер Е.И. и другие, БИ, 1992, №2, с.78.

11. Е.И.Тартаковер, Б.Н.Ушаков, Д.Г.Успенская. Определение напряжений в автомобильных шинах методом "замораживаемых" вклеек. Экспериментальные исследования напряжений в конструкциях - М: Наука, 1992, с.69-84.

12. Е.И.Тартаковер, И.М.Черняга. К вопросу о влиянии посадки борта шины на полку обода на напряженно-деформированное состояние радиальных легковых шин //Материалы VI симпозиума. Проблемы шин и резинокордных композитов. Математические методы в механике, конструировании и технологии. М., НИИШП 1995, с. 264-267.

13. Ushakov B.N., Taitakover E.I. Stress-strain determination in rubber-cord and rubber-metal structures by frozen insets method, Proc. SPIE, v.2791. "Photomechanical", 1996, p.44-49.

14. Б.Н.Ушаков, Е.И.Тартаковер Методы экспериментальной механики при анализе деформаций и напряжений в шинах //Материалы VII симпозиума. Проблемы шин и резинокордных композитов. Задачи на пороге XXI века М., НИИШП 1996, с. 230-237.

15. Б.Н.Ушаков, Е.И.Тартаковер Методы экспериментальной механики при анализе деформаций и напряжений в шинах / Каучук и резина, 1997,2, с. 25-29.

16. Патент №1717410. Бюл. "Изобретения", опубл. 07.03.92.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ конструкций и условий работы пневматических шин.

1.1. Конструктивные особенности шин, нагрузки и эксплуатационные повреждения.

1.2.Методы расчетного и экспериментального исследования напряжений в шине.

1.3. Постановка задачи исследования.

Глава 2. РАЗРАБОТКА метода замораживаемых вклеек и технологии его применения.

2.1. Теоретическое обоснование метода на основе анализа вязкоупругости полимеров в процессе полимеризации.

2.2. Разработка фотоупругих материалов холодного отверждения для вклеек и изучение их оптико-механических свойств.

2.3. Разработка способа тарировки материала вклеек для моделирования жесткости резиновых деталей шин.

2.4. Разработка технологии определения напряжений в шинах методом замораживаемых вклеек.

2.5. Методика проведения измерений и обработки результатов.

2.6. Оценка точности результатов, получаемых методом вклеек.

Глава 3. РАЗВИТИЕ методов измерения деформаций в шинах.

3.1. Развитие методики измерения деформаций элементов пневматических шин резинопроволочными датчиками.

3.2. Разработка метода измерения кривизны поверхности шины с применением резинопроволочных датчиков и кривизномеров.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ напряженно-деформированного состояния шин разной конструкции.

4.1. Анализ напряженно-деформированного состояния шин с применением метода замораживаемых вклеек.

4.2. Анализ напряженно-деформированного состояния шин с применением метода тензометрии.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Пневматические шины являются важным элементом широко распространенных транспортных средств: легковых и грузовых автомобилей, автобусов, авиационной техники, сельскохозяйственных, строительных, дорожных, подъемно-транспортных машин, тракторов, мотоциклов и др. Одновременно находятся в эксплуатации более 4 млрд. шин, а мировой выпуск шин превышает 800 млн. в год. От надежной работы шин в значительной степени зависит комфортабельность, надежность и безопасность транспортных средств.

Шина представляет собой сложную композитную конструкцию, состоящую из резиновых элементов разной жесткости и армирующих элементов из материала другой природы (металлокорд, текстильный корд и др.). Под действием нагрузки во внутренних зонах шины, в зонах скрепления резиновых элементов с каркасом и брекером нередко появляются дефекты в виде отслоения деталей. Развиваясь в процессе эксплуатации, они приводят к разрушению шин, преждевременному их снятию или к неремонтопригодному состоянию. Поэтому повышение прочности и долговечности шин представляет собой актуальную народнохозяйственную задачу. Решение её путем усталостных испытаний образцов шин требует значительных затрат времени и средств. Дело в том, что механическое поведение таких композитов, их прочность и характер разрушения зависят не только от физико-механических и химических свойств компонентов, но также от структуры композита и технологии изготовления.

При решении вопросов прочности композитных конструкций и при разработке методов их исследований необходимо учитывать ряд особенностей. Во-первых, особенность таких конструкций и в, частности, шин, состоит в том, что концентрация напряжений возникает в них не только в зонах геометрической и силовой неоднород-ностей (т.е. в местах резкого изменения формы и нагрузки), но и в зонах механической неоднородности по поверхностям скрепления элементов из разного материала. Другая особенность состоит в том, что в композитных конструкциях возникают температурные напряжения даже при равномерном изменении температуры из-за различия коэффициентов теплового расширения материалов сопрягаемых элементов. Такого рода напряжения возникают при изготовлении шин в процессе охлаждения от температуры изготовления до температуры эксплуатации, а также в процессе эксплуатации при изменении температуры окружающей среды. Кроме температурных напряжений при изготовлении шин в них возникают напряжения, обусловленные усадкой резины и полимерных армирующих материалов. Разрушение композитных конструкций обусловлено совместным действием внешних нагрузок (поверхностных сил, давлений, массовых сил и др.), температурных и усадочных напряжений. Полный анализ напряженно-деформированного состояния шины является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому исследуются прежде всего напряжения и деформации от действия нагрузок. Но при анализе причин разрушений необходимо стремиться к оценке влияния остальных составляющих.

Для оценки прочности и долговечности шин, для выбора оптимальных конструктивных форм, обеспечивающих наивысшую прочность и долговечность, весьма важно знать распределение и концентрацию напряжений по поверхностям скрепления элементов шины, где, в основном, и начинается развитие разрушения. Для анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) используются расчетные и экспериментальные методы. Применяемые методы расчета шин, основанные на теории многослойных оболочек (развитые в работах В.Л.Бидермана, Б.Л.Бухина, Э.Я.Левковской, И.К.Николаева, Э.И.Григолюка, А.Е.Белкина, Э.И.Кваши и других) и использующие простые модели - балки, стержни, кольцо на упругом основании (О.Н.Мухин, В.Е.Гуральник и другие), задачу определения концентрации напряжений в зонах геометрической и механической неоднородности шин не решают. Методы и средства элекгротензометрии, созданные для определения деформаций и напряжений шин, (работы В.Л.Бидермана, ВАПугина, В.П.Пачева, В. И. Новопольского, П.И.Алексеева О.Б.Третьякова, С.П.Захарова, И.В.Балабина, Э.Я.Левковской, В.Керна, К.Гроша и других) позволяют определить деформации в отдельных точках свободной поверхности, деформации и усилия в нитях корда и проволоки бортового кольца, напряжения и перемещения в контакте протектора с опорной поверхностью и борта с ободом. Для изучения напряжений во внутренних областях шины метод электротензометрии не эффективен.

Для изучения концентрации напряжений во внутренних зонах деталей и при разработке мер по их снижению, установлении причин разрушений наиболее эффективны поляризационно-оптические методы, позволяющие получить наглядную картину распределения напряжений. Эти методы в последние годы получили значительное развитие в трудах Н.И.Пригоровского ,Х.К.Абена, А.Я.Александрова, М.Х.Ахметзянова, М.Ф.Бокштейн, С.Е.Бугаенко, И.И.Бугакова, Г.С.Варданяна, В.П.Нетребко, Г.Л.Хесина, Б.Н.Ушакова, А.Дюрелли, У.Райли, М.Фрохта и других.

Известно применение поляризационно-оптических методов с использованием плоских моделей из полиуретанов в виде срезов шин, шашек протектора и различных РТИ

Ю.Н.Нейенкирхен, С.И.Добровольский, Г.И.Фельдман, М.Ф.Майская, Б.М.Горелик и другие). Результаты, полученные при изучении таких моделей шин, решают ограниченное число задач.

Таким образом, весьма актуальна разработка расчетных и экспериментальных методов анализа напряженно-деформированного состояния шин в трехмерной постановке, позволяющих определять концентрацию напряжений во внутренних зонах шины. Среди расчетных методов такие возможности представляет метод конечных элементов, а среди экспериментальных методов метод фотоупругости с применением трехмерных замораживаемых моделей.

Целью работы является разработка нового экспериментального метода определения напряжений во внутренних зонах натурных шин с применением замораживаемых вклеек из фотоупругого материала холодного отверждения /Авт. св. N 1029004, 1983г./. В натурной шине образуют полости, в которые заливают композицию материала холодного отверждения. В процессе полимеризации жесткость недо-полимеризованного материала вклейки увеличивается. Шину с вклейкой нагружают статическими нагрузками в момент, когда жесткость материала вклейки становится равной жесткости окружающей резины, и выдерживают под нагрузкой до завершения полимеризации материала вклейки. После завершения полимеризации шину разгружают, извлекают вклейку, просвечивают вклейку поляризованным светом и по зафиксированной картине полос интерференции определяют напряжения.

В процессе работы решались следующие задачи:

- Теоретическое обоснование метода на основе анализа вязкоупругости полимеров в процессе полимеризации;

- Разработка фотоупругих материалов холодного отверждения для вклеек и изучение их оптико-механических свойств;

- Разработка способа тарировки материала вклеек для моделирования жесткости исследуемой резиновой детали;

- Разработка технологии изготовления вклеек и испытания шин с вклейками, методики проведения измерений и обработки результатов;

- Анализ с применением разработанного метода напряженно-деформированного состояния легковых и грузовых шин разной конструкции и разработка рекомендаций по оптимизации конструкции.

Диссертация состоит из четырех глав.

Первая глава посвящена анализу особенностей конструкции пневматических шин, их нагрузок и наблюдаемых при эксплуатации зон разрушения. Представлен также обзор и анализ опубликованных работ, посвященных расчетным и экспериментальным методам определения напряжений в шинах. Изучены возможности метода фотоупругости с применением трехмерных фотоупругих моделей из материала холодного отверждения для анализа напряжений в композитных конструкциях.

Формулируется задача исследования в виде разработки нового экспериментального метода определения напряжений во внутренних зонах натурных шин с применением замораживаемых вклеек, намечены основные этапы работы.

Во второй главе дано теоретическое обоснование метода на основе анализа вязкоупругости полимеров в процессе полимеризации. Приведены результаты по разработке фотоупругих материалов холодного отверждения для вклеек и изучению их оптико-механических свойств. Разработан способ тарировки материала вклеек для моделирования жесткости исследуемой резиновой детали. Рассмотрены основные этапы технологии изготовления вклеек и испытаний шин с вклейками, методики проведения измерений и обработки результатов. Дана оценка точности метода.

В третьей главе представлены результаты исследований по развитию методов определения деформаций в шинах с помощью резинопроволочных датчиков и кри-визномеров. Решены вопросы обеспечения контроля базы датчика при градуировке, установке на поверхность и измерениях. Разработана также новая технология изготовления датчиков, позволяющая снизить трудоемкость и повысить их качество. Разработан метод измерения изменения кривизны поверхности шины, основанный на принципах электротензометрии. Создана конструкция датчика многоразового применения с базой 10-15 мм и методика его градуировки. Результаты исследований использованы при оценке точности метода вклеек.

В четвёртой главе с применением разработанных методов детально исследовано напряженно-деформированное состояние в зонах разрушений легковых и грузовых шин: 6 конструктивных модификаций шины 9.001420 мод.И-Н142Б, 2 конструкции шин с металлокордом в каркасе и 4 конструкции легковых шин.

При исследовании шин методом вклеек информация о распределении напряжений и их величине представлена в наглядной форме, позволяющей видеть расположение зон концентрации напряжений, максимальных и минимальных значений и определить их изменение при изменении нагрузки. Установлены некоторые особенности деформирования различных элементов шин и даны рекомендации по конструированию.

Научная новизна диссертации заключается в том, что в ней:

- разработан и обоснован новый метод экспериментального исследования полей напряжений в массиве объемных резиновых элементов шин, основанный на аналогии решения задач упругости и вязкоупругости для полимеров в процессе полимеризации. Модельные шины изготавливают с вклейками из эпоксидного фотоупругого материала холодного отверждения, причем нагружение моделей производят в тот момент, когда изменяющиеся в процессе полимеризации упругие свойства вклеек совпадают со свойствами резины. Возникшие в этот момент деформации и оптическая анизотропия замораживаются в процессе полимеризации под нагрузкой. После завершения полимеризации они измеряются способами, принятыми в трехмерной фотоупругости;

- разработаны фотоупруте материалы для изготовления вклеек и исследованы их оптико-механические свойства при разной степени полимеризации;

- получены новые экспериментальные данные о распределении и концентрации напряжений в зонах возможных разрушений шин в условиях объемного напряженно-деформированного состояния.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный метод позволяет исследовать натурные шины сложной конструкции и выявить зоны концентрации касательных напряжений, которые, как правило, являются причиной разрушений шин, определить начальную и циклическую составляющие в местах наблюдаемых разрушений, на границе корд-резина. Информация о распределении и концентрации касательных напряжений в деталях, их величине представляется в наглядной форме в виде картины полос-линий одинаковых напряжений с фиксацией геометрии детали и её места в шине. По густоте расположения линий и величине наибольших порядков полос интерференции во вклейках судят о наличии зон концентрации и величине напряжений.

Разработаны удобные для практического использования технологии изготовления модельных шин с вклейками и их испытаний, методика измерений, обработки и представления результатов, создана экспериментальная оснастка.

Развиты также методы определения деформаций в шинах с помощью резинопрово-лочных датчиков и кривизномеров.

Разработанные методы составляют систему методов с возможностью контроля получаемой информации и позволяют:

1. Сократить сроки и затраты на разработку шины в связи с возможностью выявлять зоны концентрации напряжений и контролировать уровень напряжений в них при оптимизации конструкции шины:

- на стадии проектирования при проверке новых решений на известных образцах шин;

- на стадии доводки новой конструкции шины путём испытаний нескольких вариантов с изменёнными геометрическими и жесткостными характеристиками отдельных её элементов;

2. Расширить возможности экспериментальных методов при анализе причин разрушений шин, создании расчетных моделей, методов стендовых испытаний;

3. Оценить адекватность методов расчета напряженно-деформированного состояния в зонах концентрации напряжений.

Метод применялся в НИИ шинной промышленности для анализа напряжений в шинах разной конструкции. Установлены зоны наибольшей концентрации напряжений, изучено влияние разных конструктивных факторов /типы корда, конструкции каркаса и др./.

Результаты работы докладывались и обсуждались на семинаре "Интерференционно-оптические методы механики твердого деформируемого тела и механики горных пород" (17-19 сентября 1985г.,г. Новосибирск), на третьем (1991г.), шестом (1995г.) и седьмом (1996г.) симпозиумах "Проблемы шин и резинокордных композитов. Математические методы в механике, конструировании и технологии", проводимых НИИ шинной промышленности (г.Москва) и научным центром "Эластомеры" и опубликованы в тезисах докладов этих симпозиумов.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах [1 - 16], получено в соавторстве три авторских свидетельства на изобретение и патент.

Постановка задач исследований, а также основные результаты работы были получены под руководством создателя основ отечественной механики пневматических шин, д.т.н., профессора В.Л. Бидермана, аспирантом которого был автор. В появлении этой работы трудно переоценить роль одного из создателей отечественной экспериментальной механики шин, к.т.н. В.А. Пугина, к ученикам которого автор себя относит. Завершить работу при жизни этих людей автору, к сожалению, не удалось.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность д.т.н., профессору Б.Н. Ушакову за согласие взять на себя руководство по завершению работы, д.т.н., профессору Б.Л. Бухину за постоянное внимание к работе и консультации, а также сотрудникам НИИШП М.А. Леонтьевой, Г.А. Боевой, И.М. Черняге, В.А. Конкину за помощь в проведении работ и специалистам ИМАШ РАН Д. Г. Успенской и П.Н. Колосовскому за помощь в проведении экспериментов и профессиональные консультации.

Основные результаты работы и выводы

1. Разработан новый метод экспериментального изучения напряженно-деформированного состояния во внутренних зонах натурных шин с применением замораживаемых вклеек из фотоупругого материала холодного отверждения (а.с. № 1029004). В резиновых элементах шины образуют полости, в которые заливают композицию материала холодного отверждения. Шину с вклейками из недополимеризованного материала нагружают в момент, когда жесткость материала вклейки совпадает с жесткостью окружающей резины, и полимеризуют окончательно под нагрузкой. Затем вклейки извлекают из шины, просвечивают поляризованным светом и по картинам полос интерференции определяют напряжения.

Метод позволяет определять напряжения во внутренних зонах натурных шин вблизи армирующих элементов, что с применением известных методов было невозможно.

2. Проведено теоретическое обоснование метода вклеек с позиций аналогии задач упругости и вязкоупругости, а также аналогии механических и оптико-механических уравнений состояния полимерного материала в процессе полимеризации. Показано, что метод позволяет получить надежные результаты при статических нагрузках, когда напряжения плавно изменяются во времени.

3. Разработаны материалы холодного отверждения для изготовления замораживаемых вклеек на основе эпоксидных смол и полиэтиленполиамина, имеющие низкую экзотермичность. Исследованы механические и оптико-механические свойства этих материалов в процессе полимеризации при разных степенях полимеризации с момента ее начала. При испытании моделей с известными теоретическими решениями установлено, что распределение напряжений в разные моменты времени при разных степенях полимеризации соответствует упругому распределению.

4. Разработан способ определения момента нагружения шин с вклейками, когда жесткость недополимеризованного материала вклейки становится близкой к жесткости окружающей резины, с применением образцов в виде круглого диска, нагруженного сосредоточенными силами вдоль диаметра, с полосой из резины в диаметральном сечении.

В момент совпадения жесткостей материала холодного отверждения и резины картина полос интерференции в таком композитном диске становится такой же, как в однородном диске.

5. Подробно разработана технология изготовления шин с вклейками и их испытания, включающая выполнение полостей для вклеек, заливку жидкой композиции материала вклеек в полости, режимы полимеризации вклеек, нагружение шин, извлечение вклеек из шины, изготовление срезов, методики проведения фотоупругих измерений в срезах, обработки и анализа результатов.

6. Развит метод измерения деформаций в шинах с помощью резинопроволоч-ных датчиков с целью повышения точности и технологичности измерений путём обеспечения контроля базы датчика при градуировке, установке на поверхность и измерениях. Разработана также новая технология изготовления датчиков, позволяющая снизить трудоемкость и повысить их качество.

7.Разработан метод измерения изменения кривизны поверхности шины, основанный на принципах электротензометрии. Создана конструкция датчика многоразового применения с базой 10-15 мм и методика его градуировки. Знание кривизны поверхности шины повышает достоверность результатов измерения деформаций и напряжений, что важно при сопоставлении расчетных и экспериментальных данных.

8. Разработанные методы составляют систему, позволяющую получать принципиально новую информацию о напряженно-деформированном состоянии элементов шины, включая трехмерное, и контролировать её достоверность. Созданные оснастка, методики испытаний, доступность и относительно невысокая стоимость материала вклеек, простота и надежность оборудования и аппаратуры, делают разработанный метод замораживаемых вклеек эффективным инженерным средством при оптимизации конструкции по требуемому минимуму местных напряжений, обеспечивающих надежность и ресурс конструкции и при определении причин разрушений шин.

9.С применением разработанных методов детально исследовано напряженно-деформированное состояние в зонах разрушений легковых и грузовых шин: 6 конструктивных модификаций шины 9.00Р20 мод.И-Н142Б, 2 конструкции шин с металлокордом в каркасе и 4 конструкции легковых шин. Установлены некоторые особенности деформирования различных элементов шин и даны рекомендации по конструированию, состоящие в следующем:

130

- напряженно-деформированное состояние в зонах разрушений бортовой части обусловлено мембранными усилиями, передаваемыми от натянутых нитей каркаса на бортовой кольцо, изгибом боковой стенки и взаимодействием борта с ободом. Распределение напряжений определяется совокупностью значений жесткостных и геометрических параметров конструкции. В зонах разрушений имеет место значительная концентрация касательных напряжений, которые в 5-7 раз превышают средние напряжения;

- введение усиливающих деталей, которые повышают жесткость бортовой части на растяжение и изгиб, одновременно снижает начальные деформации слоев каркаса в зоне разрушений; при качении шины наружный слой испытывает деформации сжатия, которые при эксплуатации перегрузкой и (или) с пониженным давлением могут превысить начальное растяжение;

- на профиле шины имеются области, сохраняющиеся при перегрузке, где поперечная сила мала; при размещении в них кромок слоев каркаса достигается высокая работоспособность.

1. Гуральник В.Е., Тартаковер Е.И. Экспериментальное исследование деформаций в шине 260-508R с одним бортовым кольцом // Механика пневматических шин: Сб. науч.тр. / НИИШП. М., 1976. С. 103-110.

2. А. с. 568840 СССР. Устройство для испытаний образцов в форме радиального среза шины / Ю.С. Левин, Е.И. Тартаковер, ЛДСлюдиков. БИ, 1977. С.98.

3. А. с. 1029004 СССР. Способ определения напряжений в конструкциях / В.Л. Бидерман, Е.И. Тартаковер, Б.Н. Ушаков. Опубл. 1983, Бюл. №26. С.132.

4. Бидерман В.Л., Тартаковер Е.И., Ушаков Б.Н. Определение напряжений в резиновых и резинометаплических деталях//Машины, приборы, стенды/ МВТУ. М., 1988. Вып. 11. С. 37.

5. Тартаковер Е.И., Ушаков Б.Н., Успенская Д.Г. Определение напряжений в автомобильных шинах поляризационно-оптическим методом // Материалы IV Уральского семинара по проблемам проектирования неоднородных конструкций. Миасс: Изд-во ЧПИ, 1990.

6. Тартаковер Е.И., Ушаков Б.Н., Успенская Д.Г. Определение напряжений в натурных пневматических шинах методом "замораживаемых" вклеек II Материалы III Всесоюзного симпозиума "Проблемы шин и резинокордных композитов" / НИИШП. М., 1991. С. 25-30.

7. А с. 1705132 СССР. Покрышка пневматической шины / Дроздова В.В., Соколов С.Л., Тартаковер Е.И. и др. БИ, 1992, №2, С.78.

8. Тартаковер Е.И., Ушаков Б.Н., Успенская Д.Г. Определение напряжений в автомобильных шинах методом "замораживаемых" вклеек // Экспериментальные исследования напряжений в конструкциях. М.: Наука, 1992. С.69-84.

9. Ushakov B.N., Tartakover E.I. Stress-strain determination in rubber-cord and rubber-metal structures by frozen insets method // Proc. SPIE "Photomechanica-95". Novosibirsk., 1996. V.2791. P.44-49.

10. Ушаков Б.Н., Тартаковер Е.И. Методы экспериментальной механики при анализе деформаций и напряжений в шинах II Материалы VII симпозиума. Проблемы шин и резинокордных композитов. Задачи на пороге XXI века / НИИШП. М., 1996. С. 230-237.

11. Ушаков Б.Н., Тартаковер Е.И. Методы экспериментальной механики при анализе деформаций и напряжений в шинах// Каучук и резина. 1997. №2. С. 25-29.

12. Патент №1717410. Бюл. "Изобретения", опубл. 07.03.92.

13. Бухин Б.Л. Введение в механику пневматических шин. М.: Химия, 1988.222 с.

14. Бидерман В.Л., Гуслицер Р.Л., Захаров С.П. и др. Автомобильные шины. М.: Госхимиздат, 1963. С.384.

15. Технология обработки корда из химических волокон в резиновой промышленности / Под ред. Р.В. Узиной. М.: Химия, 1986.208 с.

16. Резина-конструкционный материал современного машиностроения: Сб. статей / Под ред. П.Ф. Баденкова, В.Ф. Евстратова, М.М. Резниковского. М.: Химия, 1967. 320 с.

17. Бухина М.Ф. Техническая физика эластомеров. М.: Химия, 1984.224 с.

18. Федюкин Д.Л., Махпис Ф.А. Технические и технологические свойства резин. М.: Химия, 1985.240 с.

19. Кошелев Ф.Ф., Корнев АЕ., Буканов Д.М. Общая технология резины. 4-е изд. М., 1978.526 с.

20. Салтыков AB. Основы современной технологии автомобильных шин. М.: Химия, 1974.472 с.

21. Гандельсман В.З., Черняга И.М. Экспериментальное исследование деформированного состояния боковин однослойных радиальных шин // Исследование механики пневматической шины: Сб. науч. тр. / НИИШП. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1988. С. 127-144.

22. Бидерман В.Л. Расчет формы профиля и напряжений в элементах пневматической шины, нагруженной внутренним давлением//Труды НИИШП. Сб. 3. М.: Госхимиздат, 1957. С. 16-51.

23. Бухин Б.Л. Теория безмоменгных сетчатых оболочек вращения и ее приложение к расчету пневматических шин: Дис. д-ра техн. наук. М.: МВТУ,1972. 309 с.

24. Дьяконов Е.Г., Николаев И.К. О решении уравнений равновесия сетчатых оболочек методом сеток // Механика пневматических шин как основа рационального конструирования и прогнозирования эксплуатационных свойств / НИИШП. М., 1974. С. 75-91.

25. Rivlin R.S. The déformation of membrane formed by inextensible cords // Archive for Rational Mech. and Analysis .1959. Vol. 2. P.447-476.

26. Hofferberth W.// Kautschuk Gummi. 1956. N 9. P. 225.

27. Пугин B.A Экспериментальные исследования деформаций и напряжений в элементах автомобильных шин: Дис. канд. техн. наук. М.: МВТУ, 1964.259 с.

28. Фипько Г. С. Исследование усталостной работоспособности резинокордного слоя шины: Дис. канд. техн. наук. М.: НИИШП, 1970.196 с.

29. Григолюк Э.И., Куликов Г.М. Многослойные армированные оболочки. Расчет пневматических шин. М.: Машиностроение, 1988.287 с.

30. Кваша Э.Н., Плеханов А.В., Прусаков П.П. Неклассический вариант моментной теории пневматических шин // Международная конференция по каучуку и резине. Секция В. М., 1984. В 50.

31. Мухин О.Н. Расчет жесткостных характеристик автомобильных шин типа Р // Расчеты на прочность. М.: Машиностроение, 1971. Вып. 15. С. 57-58.

32. Мухин О.Н. Расчет механических характеристик меридиональной шины, обжатой на барабан // Механика пневматических шин как основа рационального конструирования и прогнозирования эксплуатационных свойств / НИИШП. М., 1974. С.136-147.

33. Мухин О.Н. Расчет прогиба радиальной шины с учетом меридиональной кривизны беговой дорожки // Механика пневматических шин как основа рационального конструирования и прогнозирования эксплуатационных свойств / НИИШП. М., 1974. С. 12-25.

34. Гуральник В.Е. Расчетное и экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния каркаса и боковины радиальных шин. Дис. канд. техн. наук. М.: 1984.195 с.

35. Кутасов И.С. Исследование работоспособности борта грузовых автомобильных шин Р: Дис. кацц. техн. наук. М.: НИИШП, 1978.130 с.

36. Бидерман В.Л., Левковская Э.Я. Расчет напряжений и деформаций, вызываемых давлением, в шинах типа Р // Изв. вузов. Машиностроение. 1969. № 3. С. 107-112.

37. Бидерман В.Л., Левковская Э.Я. К расчету радиальных и опоясанных диагональных шин // Механика пневматических шин как основа рационального конструирования и прогнозирования эксплуатационных свойств. НИИШП. М., 1974. С. 7-11.

38. Левковская Э.Я. Теоретическое и экспериментальное исследование напряжений и деформаций в брекере шины Р: Дис. кацд. техн. наук. М.: НИИШП, 1971.157 с.

39. Белкин А.Е. Расчет шин радиальной конструкции как трехслойных ортотропных оболочек вращения II Расчеты на прочность. М.: Машиностроение, 1989. Вып.ЗО. С.40-47.

40. Белкин А.Е. Разработка системы моделей и методов расчета напряженно-деформированного и теплового состояний автомобильных радиальных шин Дис. .д-ра техн. наук. 01.02.06. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана,1998.284 с.

41. Clark S.K // Kautschuk und Gummi Kunststoffe.1969. Bd. 22, N8. S.325-330.

42. Gall R., Tabaddor F., Robbins D., Majors P., Shepherd W. and Johnson S. Some Notes on the Finite Element Analysis of Tires II Tire Science and Technology: TSTCA. July-September 1995. Vol.23, N3.P.175-188.

43. Соколов С.Л., Ненахов А.Б. Методические подходы к расчету контактных напряжений радиальных пневматических шин методом конечных элементов и их экспериментальная оценка // Каучук и резина. 1997. №2. С. 29-32.

44. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1986.248 с.

45. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. М., 1973.576 с.

46. Дюрелли А., Райли У. Введение в фотомеханику: Пер. с англ. М.: Мир, 1970.485 с

47. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений /Под ред. Б.С. Касаткина. Киев: Наукова думка, 1981.583 с.

48. Экспериментальная механика: В 2-х книгах: Книга 1,2. Пер. с англ. /Под ред. А. Кобаяси. М.: Мир. 1990.616 с,-552 с.

49. Пугин В.А. Электрические тензометры для измерения больших деформаций // Каучук и резина. 1960. №1. С.24-27.

50. Михайлов В.Г., Пачев В.П. Модификация резинопроволочного датчика // Производство шин, РТИ и АТИ/М.: ЦНИИТЭнефтехим,1970. №7.С.17-18.

51. Пачев В.П. Нагруженность элементов крупногабаритных тракторных шин и пути повышения их работоспособности: Дис. канд. техн. наук. М.: НИИШП, 1986.

52. Гусаров Л.М. и др. // Производство шин, резинотехнических и асбестотехнических изделий. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. №5. С.40^2.

53. Глаговский Б.А., Пивен И.Д. Электротензометры сопротивления. Л.: Энергия, 1972. 85 с.

54. Новопольский В.И., Тартаковер Е.И. Совершенствование "Методики измерения деформаций элементов пневматических шин № 48-58": Отчет № 4-129-80 / НИИШП. М., 1982.40 с.

55. Захаров С.П., Новопольский В.И. II Труды НИИ шинной промышленности. М.: Госхимиз-даг, 1957. №3. С.139-153.

56. Новопольский В.И., Третьяков О.Б. Исследование проскальзывания элементов рисунка протектора в зоне контакта автомобильной шины // Каучук и резина. М., 1963. №11.

57. Бапабин И.В. Силовое взаимодействие пневматической шины с ободом колеса // Автомобильная промышленность. М., 1968. №10. С.28-31.61., А. с. 1107016 СССР. Датчик контактного давления / В.Н Белковский, В.П. Пачев.

58. Третьяков О. Б. Исследование взаимодействия протектора автомобильных шин с твердой опорной поверхностью: Дис. канд. техн. наук. М.: НИИШП, 1972.157.С.

59. Алексеев П. И. Нагруженность бортовых колец шины в различных условиях деформации II Каучук и резина. М., 1960. № 2. С. 18-22.

60. Bode G.//AutomobiltechnikZ.1962. №64. S. 300-306.

61. Gerreshim M. //Gummi, Asbest, Kunststoffe. 1973. Bd.26, №7. P.550-553.

62. Masanori ldesawa,Toyohiko Yatagai. Scanning moire method and its application to automatic measuring of 3-d shapes and deformations // V111 IMECO Congress "Measurement for progress in science and technology". Moscow, 1979. P.5-12.

63. Popov AM., Zinovjev V В., Kolesnikov A.V. An optimization of scheme of registration of fringe pattern in moire topography // Proc. SPIE "Photomechanica-95". Novosibirsk, 1996. V. 2791. P.150-155.

64. Кольер P., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография: Перев. с англ. М.: Мир,1973.508 с.

65. Ушаков Б.Н., Фролов И.П. Напряжения в композитных конструкциях. М.: Машиностроение, 1979.134 с.

66. Морина И.Н.,Ушаков Б.Н. и др. Применение полиуретана СКУ-ПФЛ для исследования напряжений в массивных шинах поляризационно-оптическим методом // Каучук и резина. 1975. №12. С.26-29.

67. Морина.И.Н.,Ушаков Б.Н. и др. Изучение напряжений в массивных шинах // Изв. вузов. Машиностроение. 1977. № 8. С. 101 -105.

68. Албауг Г.Н.,Барышников В.Н. Исследование пьезо-оптических свойств резины СКУ-6 II Труды НИИЖТ. Новосибирск, 1970. Вып. 96.

69. Фельдман Г.И., Майская М.А., Горелик Б.М. Определение напряжений в резиновых технических изделиях методом фотоупругости. М.: Химия, 1976.

70. Zandman F., RednerS., Dally J.M. Photoelastic coating//Ames (Iowa): University press, 1977.173 p.

71. Janssen M.L., Walter J.D. Stresses and Strains in Tires // Tire Science and Technolody. 1975. Vol.3, №2. P. 67-82.

72. Добровольский С.И., Остроумов Г.Н., Гольдман Е.Г. Исследование распределения напряжений в элементах протектора поляризационно-оптическим методом: Отчет по теме № 204/БИНСХ; ГР № 69040009. Минск, 1970.35 с.

73. Нейенкирхен Ю.Н. Экспериментальное определение деформаций в резине протектора покрышки // Производство шин, РТИ и АТИ. ЦНИИТЭнефтехим. № 9.1972. С.25-27.

74. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. М.: Энергия, 1973.

75. Shaperuy R.A. A method of visco-elastic stress analysis using elastic solutions // Journal of Franklin Institute. 1965. №4. P.268-289.

76. Москвитин В.В. Сопротивление вязкоупругих материалов. М.: Мир, 1970.485 с.

77. Бугаков И.И., Демидова И.И. О некоторых способах фиксации двупреломления в полимерных телах // Поляризационно-оптический метод и его приложение к исследованию тепловых напряжений и деформаций. Киев: Наук думка, 1976. С.34-40.

78. Алфрей Т. Механические свойства высокополимеров. М.: Изд-во иностр. лит., 1952. 535 с.

79. Tsien N.S. A generalization of Alfre^s theorem for viscoelastic média // Quart. Appl Math. 1950. Vol.8, №1. P. 104-111.

80. Харлаб В.Д. К общей линейной теории ползучести // Изв. ВНПИГ. 1961 .Т. 68. С. 217-241.

81. Арутюнян Н.Х. Некоторые вопросы теории ползучести. М.: Гостехиздат, 1952. 323 с.

82. Коваленко АД, Кильчинский А.А. О методе переменных модулей упругости в задачах линейной наследственной теории//Прикл. механика. 1970. №12. С.27-31.

83. Хесин Г.Л., Варданян Г.С., Мовила Н.И. Моделирование напряженно-деформированного состояния конструкций из разномодульных материалов на вязкоупругих моделях // Фотоупругость: Сб. тр./ МИСИ. 1975. Вып.125-126. С. 81-85.

84. Варданян Г.С., Шеремет В.Д. Моделирование ползучести методом упругой аналогии // ТамжеС.91-96.

85. Ушаков Б.Н., Фролов И.П., Пенькова Т.Н. Метод исследования температурных напряжений в композитных моделях// Заводская лаборатория. 1978. №12. С. 1517-1520.

86. Нетребко В.П., Шарафутдинов Г.З. Исследование метода линейной фотовязкоупругости // Упругость и неупругость. М.: Изд-во МГУ, 1973. Вып. 3. С. 173-187.

87. Dill E.N. Photoviscoelasticity // Mech. and Chem. Solid. Propellants. N.Y.: Pergamon press, 1968. P.443-461.