Ссылка для цитирования : Полонский В. Л., Тарасенко Е. А., Иванова Г. В. Оценка прочности эластомерных мембран контроля давления // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 11. С. 982—988. DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-11-982-988.

Аннотация. 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.

Ключевые слова: эластомерный материал, резина, мембрана, нелинейная упругость, прочность, напряжение по Мизесу

Список литературы:

1. Колпак Е. П., Мальцева Л. С. Большие деформации резиновых мембран // Молодой ученый. 2014. № 16 (75). С. 78—84 [Электронный ресурс]: , 01.07.2023.
2. Ашейчик А. А., Полонский В. Л. Экспериментальное определение динамических характеристик эластомеров // Решетневские чтения. 2016. Т. 1, № 20. C. 540—542.
3. Ашейчик А. А., Полонский В. Л. Прогнозирование изменения свойств эластомеров при термическом старении // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. Т. 1, № 12. C. 241—243.
4. Полонский В. Л., Тюрин А. П. Проектирование неподвижных уплотнений для подводного нефтедобывающего оборудования // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2017. № 4. C. 44.
5. Polonskii V. L., Tyurin A. P. Design of stationary seals for underwater oil production equipment // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. Р. 273—278.
6. Полонский В. Л., Тюрин А. П Проектирование неподвижных уплотнений для подводного нефтедобывающего оборудования // Модели и методы развития технологий машиностроения в условиях цифровизации экономики России: Науч. тр. Высшей школы машиностроения; Под ред. А. А. Поповича. СПб: 2022. С. 14—22.
7. Полонский В. Л., Тарасенко Е. А., Цветкова Г. В. Резиновые амортизаторы малой жесткости для крепления труб // Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 4. С. 378—381.
8. Лепетов В. А. Расчеты и конструирование резиновых конструкционных изделий и форм: Учеб. пособие Л.: Химия, 1972. 312 с.
9. Ашейчик А. А., Полонский В. Л. Расчет деталей машин методом конечных элементов. СПб: Изд-во СПбПУ, 2016. 243 с.
10. Кабриц С. А., Мальков В. М., Мансурова С. Е. Математическое моделирование нелинейной деформации эластомерного слоя // Вестн. Санкт-Петербургского университета. Серия 10: Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2011. № 3. С. 56—63.
11. Кабриц С. А., Мальков В. М., Мансурова С. Е. Нелинейные уравнения плоского слоя для трех моделей эластомерного материала // Изв. РАН. Механика твердого тела. 2001. № 1. С. 38.
12. Кабриц С. А., Черных К. Ф. Нелинейная теория изотропно упругих тонких оболочек с учетом поперечного сдвига // Изв. РАН. Механика твердого тела. 1996. № 1. С. 124.
13. Колпак Е. П. Устойчивость и закритические состояния безмоментных оболочек при больших деформациях: Автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. СПб, 2000.
14. Колпак Е. П. Mathlab: методы вычислений: Учеб. пособие СПб: СПбГУ, 2007.
15. Колпак Е. П. Введение в механику сплошных сред: Учеб. пособие СПб: СПбГУ, 2004.