Особенности свойств материала, образованного из резины и текстильных изделий или металлоизделий

Резина и текстиль, используемые для образования плоско-слойных, соосных или иных видов резино-текстильных конструк­ций, обладают высокоэластическими свойствами и характерно выраженной релаксационной способностью. Значительная зависи­мость их механических свойств от скорости деформации или час­тоты в периодических циклах и от температуры существенно отличает их от обычных упругих материалов. Количественно эти свойства ведут к различию конструкционных особенностей резиновых и текстильных изделий.

В резине, рассматриваемой как однородный химический продукт, зависимость условных на­пряжений— деформаций не линейна, и характер деформаций количественно и качественно зависит от напряжения приложен­ной нагрузки. Это различие сказывается и при растяжении (на­пример, вследствие так называемого каландрового эффекта) и при сжатии и изгибе (вследствие различия модулей упругости при растяжении и сжатии). Материалы с такими свойствами назы­ваются анизотропными. Анизотропность не следует смешивать неоднородностью, характеризуемой различием механических свойств в различных местах образца материала.

В текстильных изделиях анизотропия сказывается еще значи­тельнее, но, в отличие от резины, это анизотропия не механиче­ского, а, в основном, конструкционно-структурного происхожде­ния, зависящая от особенностей пряжи, тканей и других текстиль­ных поверхностей. Текстиль, в сравнении с резиной, более жесткий материал. Его модуль продольной упругости примерно на 2—3 по­рядка   выше   модуля   резины.

Сочетание резины и текстиля в той или иной конструкции, теми или иными технологическими приемами приводит к новому мате­риалу. Это и не текстиль с его первичными свойствами, соединен­ный резиной, и не резина, армированная текстилем (здесь, напри­мер, нет сходства с железобетоном). Правильно будет понимать резино-текстильную конструкцию, как особый структурнослойный материал со своими специфическими свойствами, определяемыми 1X0 механической и конструкционной анизотропией.

Установление показателей механических свойств такого материала, исходя лишь из свойств исходного текстиля и резины, затруднительно. Про­цессы технологической обработки в резиновом производстве (сушка, вытяжка, нагрев) и в эксплуатации (повышение темпера­туры, влажности) вносят существенные изменения в исходные пока­затели. Учесть эти изменения можно лишь, вводя ряд поправочных коэффициентов, определяемых экспериментально, независимо друг от друга и притом в условиях, отвечающих эксплуатации.

Некоторую аналогию этому представляют широко применяе­мые в настоящее время структурнослойные пластики — текстолит, Стекловолокнистые и другие подобные материалы.

С известным приближением, особенно в тех случаях, когда реэино-текстильные конструкции создаются путем прессования, можно допускать достаточную их однородность. Если для описа­ния упругих свойств изотропных материалов, свойства которых рдинаковы во всех измерениях и не зависят от направления при­ложения нагрузки, достаточно модуля упругости Е и коэффи­циента Пуассона lх, то для характеристики упругих свойств анизотропных материалов необходимо знать: модули Е в трех направлениях и коэффициент Пуассона м в каком-либо одном. К сожалению, так обстоятельно разнообразные резино-текстильные конструкции еще не изучены

Зависимость нагрузка— деформация резино-текстильных кон­струкций обычно нелинейна, деформации не полностью обратимы. Однако на отдельных участках этой зависимости, в конкретно малых пределах деформаций, можно допускать, что материал сле­дует закону Гука.

Отсюда следует возможность определения:

а)  приведенного условного напряжения f_Пр;

б)  приведенных модулей: продольной упругости £_Пр и
сдвига   G_np;

в)  жесткости изделия Es;

г)   относительной его жесткости.

В отдельных случаях, когда однородность в сечении резино-текстильного изделия явно недостаточна (например, некоторые виды каркасов рукавов), возможно названные показатели отно­сить лишь к текстильной детали, включенной в конструкцию.

Но в тех конструкциях, где наряду с резиной (и текстилем) используются металлоизделия (проволочные спирали, плетенки, оплетки, сетки) с модулем Е, на 5—6 порядков превышающем модуль резины, нет оснований допускать даже условно однород­ность материала. В этом случае жесткость металлических деталей столь велика, что даже при ограниченных размерах их в попереч­ном сечении изделия они принимают на себя основную долю при­ложенной нагрузки и именно они являются конструкционно несущей частью в изделии.

Те положения расчета и поправочные множители, которые были уместны в расчете резино-текстильных конструкций, здесь становятся несостоятельными; расчеты пере­ходят в область металлических прерывных, статически не всегда определимых конструкций.