Введение
Механические вибрации возникают естественным образом, например, при землетрясениях, и присутствуют практически во всех технических и автомобильных системах. Они существенно влияют на живучесть инженерных сооружений, могут повредить расположенные рядом машины и часто сопровождаются раздражающим шумом. Чтобы избежать этих нарушений, для отсоединения основной конструкции от земли используются резиновые амортизаторы.
В реальных условиях применения технические эластомерные изделия обычно подвергаются как статическим, так и динамическим механическим нагрузкам. В зависимости от области применения, статическая и динамическая нагрузка может варьироваться в широком диапазоне. Статическая нагрузка часто связана с собственным весом изделия и может изменяться со временем (например, легковой автомобиль с 1-4 пассажирами, топливный бак: пустой или полный). Вибрации, вызванные работающим двигателем автомобиля и процессами движения, накладывают колебательную динамическую механическую нагрузку. При этом могут иметь место все режимы статической нагрузки, такие как сжатие, растяжение и сдвиг.
Перенести такие реальные условия эксплуатации из практики в лабораторию можно с помощью системы High-Force DMA GABO Eplexor®. Однако для некоторых применений, таких как резиновые конвейерные ленты, приводные ремни или резинометаллические буферы, обычная эксплуатация характеризуется статической предварительной нагрузкой smallбольше, чем фактическая динамическая нагрузка. Такие профили нагрузки вызывают сложности при анализе механических свойств исследуемого компонента, поскольку происходит временная потеря контакта между образцом и держателем образца в режиме сжатия. Корректное испытание без артефактов в этом случае обычно невозможно.
Благодаря подходящим держателям образцов, высокосильный DMA GABO Eplexor® может преодолеть это техническое ограничение. Продемонстрируем это на реальном примере.
Резинометаллические буферы используются для изоляции ударов и вибраций. Они изготавливаются из различных резиновых материалов и доступны в различных формах и размерах. На рисунке 1 показаны два различных цилиндрических резинометаллических буфера. Резинометаллический буфер с двумя шпильками имеет длину 25 мм и диаметр 20 мм. Резинометаллический буфер с одной шпилькой и одним резьбовым отверстием имеет длину 40 мм и диаметр 40 мм.
Для установки резинометаллического буфера на High-Force DMA GABO Eplexor® используются подходящие держатели образцов с удлинителями. На рисунке 2 показан цилиндрический резинометаллический буфер с одной шпилькой и одним резьбовым отверстием, установленный на High-Force DMA GABO Eplexor®.
Временная развертка проводилась при комнатной температуре и частоте 10 Гц. Статическая нагрузка увеличивалась с интервалом в 120 секунд с шагом от 0 до 140 Н, а затем уменьшалась до 7 Н. Динамическая нагрузка оставалась постоянной в течение всего измерения и составляла 200 Н. На рисунке 3 показан временной профиль статической и динамической нагрузок во время измерения, Fstat и Fdyn соответственно.
Существующие механические деформации в резинометаллическом буфере могут быть получены с учетом геометрических факторов. На рисунке 4 статическая деформация εstat показана синим цветом, а динамическая деформация εdyn - красным.
Видно, что статическая деформация остается smallбольше на протяжении почти всего измерения, чем динамическая. Использование подходящих держателей образцов предотвращает временную потерю контакта между образцом и держателем. Таким образом, данная измерительная установка позволяет надежно перенести реальные условия работы резинометаллического буфера из практики в лабораторию. Теперь можно сделать надежные выводы (без артефактов) о реальном механическом поведении резинометаллического буфера во время применения.
На рисунке 5 показан временной профиль модуля упругости |E*| и коэффициента потерь tanδ для резинометаллического буфера при комнатной температуре и частоте 10 Гц. Модуль упругости |E*| уменьшается с течением времени. В зависимости от времени измерения динамического напряжения происходит зависящая от времени деформация ε(t) резинометаллического буфера. Такое поведение напоминает испытания на ползучесть. Ползучесть связана с увеличением деформации при постоянной нагрузке (см. рис. 4). Поскольку динамическая нагрузка постоянна во времени, согласно закону Гука, модуль упругости |E*| должен уменьшаться. Различные переносимые веса, моделируемые с помощью различных статических нагрузок, почти не влияют на модуль упругости |E*|, поскольку они smallменьше, чем динамическая нагрузка.
Коэффициент потерь tanδ уменьшается со временем, так как внутреннее трение снижается. Образец расслабляется.
Заключение
Было показано, что реальные нагрузочные ситуации для таких приложений, как резинометаллические буферы, где обычная эксплуатация характеризуется статической предварительной нагрузкой smallбольше, чем фактическая динамическая нагрузка, могут быть легко проверены с помощью прибора High-Force DMA GABO Eplexor®. Прибор High-Force DMA GABO Eplexor® обеспечивает точные результаты без артефактов благодаря своей универсальности и пригодности используемых держателей образцов.
High-Force DMA GABO Eplexor® обладает уникальным преимуществом, позволяющим правильно тестировать не только простые и основные материалы, но и готовые изделия в процессе эксплуатации.