Comparison of rheological properties of chosen elastomers used in production of bridge bearings

Marcin Gajewski

doi:10.7409/rabdim.017.004

Opublikowane: 2017-03-29

Tom 16 Nr 1 (2017)

Porównanie właściwości reologicznych wybranych elastomerów stosowanych do produkcji łożysk mostowych

Marcin Gajewski

Dział: Articles

https://doi.org/10.7409/rabdim.017.004

Abstrakt

W pracy przedstawiono wyniki badań reologicznych przeprowadzonych za pomocą reometru DMA na próbkach typowych elastomerów powstałych na bazie kauczuku naturalnego (NR) i kauczuku syntetycznego (CR) stosowanych do produkcji łożysk mostowych. W badaniach wyznaczono moduły zespolone i kąty przesunięcia fazowego w bardzo szerokim zakresie temperatury i częstotliwości, wyznaczono wartości temperatury zeszklenia, określono krzywe wiodące poszczególnych materiałów oraz przeprowadzono badania, w których indenter (wgłębnik) o kulistym kształcie jest wciskany w badany materiał z liniowo narastającą siłą. Uzyskane wyniki mogą służyć do jakościowej i ilościowej oceny poszczególnych materiałów, jak również do wyznaczenia wybranych parametrów materiałowych modeli konstytutywnych liniowej lepko-sprężystości formułowanych dla teorii małych odkształceń. W przypadku testu wgniatania (indentacji) jego wyniki mogą posłużyć do pośredniej weryfikacji modeli konstytutywnych hipersprężystości i hiperlepkosprężystości formułowanych w ramach teorii dowolnych deformacji. Praca zawiera także elementy oceny wpływu starzenia długoterminowego (naturalnego) na zmianę właściwości reologicznych materiału.

Słowa kluczowe:

DMA, elastomerowe łożyska mostowe, moduły zespolone, starzenie elastomerów, temperatura zeszklenia, tłumienie, właściwości reologiczne

Pobierz pliki

PDF (English)

Cited by / Share

Bibliografia

Cardone D., Gesualdi G.: Experimental evaluation of the mechanical behavior of elastomeric materials for seismic applications at different air temperatures. International Journal of Mechanical Sciences, 64, 1, 2012, 127-143
Google Scholar

Gajewski M., Szczerba R., Jemioło S.: Modelling of elastomeric bearings with application of Yeoh hyperelastic material model. Procedia Engineering, 111, 2015, 220-227
Google Scholar

Jemioło S., Gajewski M., Szczerba R.: Zastosowanie hipersprężystości i MES w modelowaniu mostowych łożysk elastomerowych. Polska Akademia Nauk, Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej, Studia z zakresu Inżynierii, nr. 92, monografia pt. „Współczesna mechanika konstrukcji w projektowaniu inżynierskim”, eds. Garstecki A., Gilewski W., Pozorski Z., Warszawa 2015, 97-122
Google Scholar

Lee D.J.: Bridge bearings and expansion joints. E and FN SPON, London-Madras, 1994
Google Scholar

Long J.E.: Bearings in Structural Engineering, Newnes-Butterworths, London, 1974
Google Scholar

Bhuiyan A.R., Okui Y., Mitamura H., Imai T.: A rheology model of high damping rubber bearings for seismic analysis: Identification of nonlinear viscosity. International Journal of Solids and Structures, 46, 7-8, 2009, 1778-1792
Google Scholar

Dulińska J.M., Szczerba R.: Simulation of dynamic behaviour of RC bridge with steel-laminated elastomeric bearings under high-energy mining tremors. Key Engineering Materials, 531-532, 2013, 662-668
Google Scholar

Mori A., Carr A.J., Cooke N., Moss P.J.: Compression behaviour of bridge bearings used for seismic isolation. Engineering Structures, 18, 5, 1996, 351-362
Google Scholar

Zobel H.: Naturalne zjawiska termiczne w mostach. WKŁ, Warszawa, 2003
Google Scholar

Niemierko A.: Historia współczesnych łożysk mostowych. Łożyska elastomerowe i elastomerowo-ślizgowe. Drogownictwo, LXX, 1, 2015, 3-9
Google Scholar

Ramberger G.: Structural Bearings and Expansion Joints for Bridges. Structural Engineering Documents, 6, International Association for Bridge and Structural Engineering, Switzerland, 2002
Google Scholar

Pelc J., Kolator B.A.: Passive vibration damping in a truss telecommunication tower. Technical Sciences, 17, 3, 2014, 249-258
Google Scholar

Mezger T.G.: The Rheology - Handbook, For users of rotational and oscillatory rheometers. VincentzVerlag, Hannover, 2002
Google Scholar

Nagórski R., Wiśniakowski P., Błażejowski K., Nagórska M.: Comparative analysis of properties of Bürgers’, Boguslavskis’ and Zener’s materials in view of tests of stress and strain in reference to properties of asphalt mixes. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 11, 1, 2012, 7-34
Google Scholar

Gajewski M., Jemioło S.: Application of non-linear optimization methods for determination of Prony series parameters of visco-elastic materials, in: Computer systems aided science and engineering work in transport, mechanics and electrical engineering. Monograph No. 122, Technical University of Radom Publishing Office, Radom, 2008, 125-130
Google Scholar

Tsai H.C., Hsueh S.J.: Mechanical properties of isolation bearings identified by a viscoelastic model. International Journal of Solids and Structures, 38, 1, 2001, 53-74
Google Scholar

Burtscher S.L., Dorfmann A.: Compression and shear tests of anisotropic high damping rubber bearings. Engineering Structures, 26, 13, 2004, 1979-1991
Google Scholar

Warn G.P., Weisman J.: Parametric finite element investigation of the critical load capacity of elastomeric strip bearings. Engineering Structures, 33, 12, 2011, 3509-3515
Google Scholar

Lechman M., Mazurczuk R., Fedorczyk Z.: Badania elastomerów w złożonych stanach odkształcenia. Badania i Studia - Research and Studies, Prace Instytutu Techniki Budowlanej, 153, 1, 2010, 3-17
Google Scholar

Gajewski M., Kowalewski Ł.: Inverse analysis and DIC as tools to determine material parameters in isotropic metal plasticity models with isotropic strain hardening. Materials Testing, 58, 10, 2016, 818-825
Google Scholar

Ferry J.D.: Lepkosprężystość polimerów. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1965
Google Scholar

Niemierko A.: Weryfikacja doświadczalna łożysk gumowych 1,2 MN wykonywanych w zakładach gumowych górnictwa. Prace Instytutu Badawczego Dróg i Mostów, 3-4, 1986, 55-89
Google Scholar

Niemierko A.: Historia współczesnych łożysk mostowych. Łożyska elastomerowe i elastomerowo-ślizgowe. Drogownictwo, LXX, 1, 2015, 3-9
Google Scholar

PN-EN 1337-1:2003 Łożyska konstrukcyjne - Część 1: Postanowienia ogólne
Google Scholar

PN-EN 1337-3:2010 Łożyska konstrukcyjne - Część 3: Łożyska elastomerowe
Google Scholar

Ward J.M.: Mechaniczne własności polimerów jako tworzyw konstrukcyjnych. PWN, Warszawa, 1975
Google Scholar

Jemioło S.: Wykłady z reologii (maszynopis niepublikowany w formie preskryptu z wykładu prowadzonego na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej), 2011
Google Scholar

Zawadzki J.: Problemy wytężenia i znużenia polimerów jako tworzyw konstrukcyjnych. PWN, Warszawa 1978
Google Scholar