Чисельні рішення проблем утворення тріщин при формуванні еластомеру

Generically, thermoset elastomers are often referred to as rubber. It is characterized by the chemical bonding between polymer chains. One of the important problems that plague elastomer manufacturing and rubber parts under service is cracks. Predicting the main factors affecting crack propagation trajectories during forming and after curing time is an important challenge. For this purpose, numerical analysis was implemented by using the commercial ABAQUS/CAE software package. A three-dimensional model was established to predict the important factors that affect this process. During the analysis, the effect of forming velocity and the amount of kinetic energy on the distortion of rubber material and crack propagation is explored in detail by using different forming punch velocities. The drop velocity of the upper insert (punch) on the rubber pad was taken as 10 m/s, 7 m/s, and 5 m/s, respectively. Consequently, while each forming velocity will generate different kinetic energy between the interaction surfaces, the change in crack behavior and the normal stress can be monitored in different positions. As a result, among these velocities, it was found that the low forming velocity of the upper insert (punch) is better than the others in forming rubber where cracks and distortions were at minimum values. Also, the amount of kinetic energy is low enough in the case of low speeds and can affect the results significantly. In addition, it was found that the generated stresses have a significant impact on the crack development in a specific area, especially near the fillets and sharp edges. It was concluded that calculating the parameters affecting the crack growth and predicting the crack propagation trajectories using the finite element method is a significant method for predicting and solving crack problems before tool fabricationТермореактивні еластомери часто називають каучуком. Він характеризується хімічним зв’язком між полімерними ланцюгами. Однією з істотних проблем, з якими стикаються виробники еластомерів та експлуатовані деталі з каучуку, є утворення тріщин. Важливим завданням є прогнозування основних факторів, що впливають на траєкторії поширення тріщин під час формування та після затвердіння. Для цієї мети було проведено чисельний аналіз з використанням комерційного програмного пакету ABAQUS/CAE. Для прогнозування важливих факторів, що впливають на цей процес, була створена тривимірна модель. Аналіз детально вивчає вплив швидкості формування та кількості кінетичної енергії на деформацію каучукового матеріалу та поширення тріщин за допомогою різних швидкостей штампування. Швидкість падіння верхньої вставки (пуансона) на гумову прокладку прийнята рівною 10 м/с, 7 м/с та 5 м/с відповідно. Отже, у той час як кожна швидкість формування генеруватиме різну кінетичну енергію між поверхнями взаємодії, зміну поведінки тріщин і нормальне напруження можна відстежувати в різних положеннях. В результаті було виявлено, що серед даних швидкостей кращою є низька швидкість формування верхньої вставки (пуансона) при формуванні каучуку з мінімальними значеннями тріщин і деформацій. Крім того, кількість кінетичної енергії досить невелика у разі низьких швидкостей і може суттєво вплинути на результати. Також встановлено, що створювані напруження мають значний вплив на розвиток тріщин у певній області, особливо поблизу заокруглень і гострих кромок. Зроблено висновок, що розрахунок параметрів, що впливають на ріст тріщин, та прогнозування траєкторій поширення тріщин за допомогою методу кінцевих елементів є важливим способом прогнозування та вирішення проблем утворення тріщин до виготовлення інструмент