Владимир Львович Полонский, канд. техн. наук; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Высшая школа машиностроения, Институт машиностроения, материалов и транспорта; доцент
Санкт-Петербург
Vladimir L. Polonsky, PhD; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Institute of Mechanical Engineering, Materials and Transport; Higher School of Mechanical Engineering; Associate Professor
St. Petersburg
Елена Александровна Тарасенко, канд. техн. наук, доцент; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Высшая школа машиностроения, Институт машиностроения, материалов и транспорта; доцент
Санкт-Петербург
Elena A. Tarasenko, PhD, Associate Professor; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Institute of Mechanical Engineering, Materials and Transport; Higher School of Mechanical Engineering; Associate Professor
St. Petersburg
Галина Валерьевна Иванова, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Высшая школа машиностроения, Институт машиностроения, материалов и транспорта; старший преподаватель
Санкт-Петербург
Galina V. Ivanova, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Institute of Mechanical Engineering, Materials and Transport; Higher School of Mechanical Engineering; Senior Lecturer
St. Petersburg
Рассматривается деформация резиновой мембраны толщиной 3 мм под давлением, создаваемым рабочей жидкостью. Мембрана установлена внутри цилиндра и подпирается поршнем. При опускании поршня мембрана перемещается вместе с ним и давление рабочей жидкости деформирует мембрану, растягивая резину по краям поршня. Представлено решение задачи по определению разрушающих напряжений, особенно в области, близкой к креплению мембраны, где происходит основной прогиб резины, ее выворачивание на другую сторону. Приведены расчет и анализ полученных результатов области в углах мембраны по краям поршня, где резина под давлением растягивается. Задача решается как статическая в осесимметричной постановке без учета трения с использованием программы ABAQUS. Рассматривается самый опасный вариант при нулевом трении между резиной и металлом, причем резина рассматривается как нелинейно-упругий слабосжимаемый материал. Проанализированы результаты численных расчетов по критерию прочности на основе стандартных показателей резины: предела прочности и удлинения при разрыве. Представлен вывод о работоспособности мембраны по критерию прочности.
Deformation of a 3 mm thick rubber membrane under pressure created by working fluid is considered. The membrane is installed inside a cylinder and supported by a piston. When the piston is lowered, the membrane moves with it and the pressure of the working fluid deforms the membrane, stretching the rubber along the edges of the piston. A solution to the problem of determining the breaking stresses is presented, with special attention being paid to the area close to the membrane fastening, where the main deflection of the rubber and its inversion to the other side occur. Calculation and analysis of the results obtained of the area in the corners of the membrane along the edges of the piston, where the rubber is stretched under pressure, are performed. The problem is solved as a static one in an axisymmetric formulation without taking into account friction using the ABAQUS program. The most dangerous option is considered with zero friction between rubber and metal, and rubber is considered as a nonlinearly elastic, weakly compressible material. The results of numerical calculations on the strength criterion based on standard rubber indicators: tensile strength and elongation at break are analyzed. A conclusion is presented about the performance of the membrane according to the strength criterion.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.