The Stress-strain State of the Rubber-metall Seismic Bearing


Cite item

Full Text

Abstract

This work is devoted to elaboration of finite element approach for the numerical analysis of parameters of the stress-strain state of the rubber-metal seismic bearing under viscoelastic deformation in the presence of layers of porous rubber. Elastic characteristics of porous rubber were determined by self-consistency method for the spherical pores. The integral relations on the basis of Boltzmann-Volterra hereditary theory have been used for viscoelastic behavior modeling. The exponential core containing instant and long elastic characteristics of the material has been used as core of relaxation. The finite element model of deforming the construction with spatial discretization and time discretization was built on the basis of the variational principle. The resulting system of resolving equations contains the additional load vector modeling the rheological constituents of the deformation process; a modified Newton-Kantorovich method has been used to solve this system. For increasing the accuracy of numerical results the precise finite element moment scheme with cubic approximation of displacements has been applied. The numerical convergence of the finite element schemes has been studied on the example of solution of Lame problem for hollow viscoelastic cylinder made of porous rubber. The rubber-metal seismic bearing was calculated on the assumption of the relaxation of the shift module of porous rubber only. The basic parameters of the stress-strain state have been obtained depending on the time and the applicable stamps of rubber.

About the authors

Sergej I Gomenjuk

Zaporizhzhya National University

Email: serega@znu.edu.ua
(Dr. Techn. Sci.), Professor, Dept. of Mathematic Modeling 66, Zhukovskogo st., Zaporizhzhya, 69600, Ukraine

Sergej N Grebenjuk

Zaporizhzhya National University

Email: gsm1212@ukr.net
(Cand. Techn. Sci.), Associate Professor, Dept. of Mathematical Analysis 66, Zhukovskogo st., Zaporizhzhya, 69600, Ukraine

Anna A Bova

Zaporizhzhya National University

Email: bova-anna@mail.ru (A.A.Bova
Postgraduate Student, Dept. of Mathematical Analysis 66, Zhukovskogo st., Zaporizhzhya, 69600, Ukraine

Vasilij Z Jurechko

Zaporizhzhya National University

Email: iuriechko@i.ua
Postgraduate Student, Dept. of Mathematical Analysis 66, Zhukovskogo st., Zaporizhzhya, 69600, Ukraine

References

  1. В. И. Дырда, Н. И. Лисица, Н. Г. Марьенков, Т. Е. Твердохлеб, Е. Ю. Заболотная, Н. Н. Лисица, Н. В. Тымко, “Обоснование и выбор параметров резинометаллических сейсмоопор” // Геотехническая механика, 2009. № 84. С. 17-23.
  2. А. А. Чылбак, “Методика оценки прочности сейсмоизолированного здания при сейсмическом воздействии” // Вестник Тувинского госуниверситета, 2013. № 3, Технические и физико-математические науки. С. 65-70.
  3. В. В. Моторин, Разработка, исследование и реализация метода виброзащиты зданий с применением многослойных резинометаллических заменяемых виброизоляторов: Автореф. дис.. канд. техн. наук; спец. 05.23.17 «Строительная механика». М., 2005. 19 с.
  4. О. А. Ковальчук, Д. А. Зубков, П. И. Андреева, “Исследование эффективности резинометаллических виброизоляторов фирмы «Вибросейсмозащита» применительно к каркасным зданиям, возведенным вблизи тоннелей метро мелкого заложения” // Вестник МГСУ, 2011. № 6. С. 335-340.
  5. Ю. Г. Козуб, Напряженно-деформированное состояние резинометаллических виброизоляторов: Modern Problems and Ways of Their Solution in Science, Transport, Production and Education'2012 (8-27 December, 2012), 2012. 10 с., http://www.sworld.com.ua/konfer29/1109.pdf.
  6. Э. Э. Лавендел, Расчет резинотехнических изделий. М.: Машиностроение, 1976. 232 с.
  7. С. И. Дымников, “Расчет резино-технических деталей при средних деформациях” // Механика полимеров, 1968. № 2. С. 271-275.
  8. S. I. Dymnikov, “Calculation of rubber engineering components for average deformations” // Polymer Mechanics, 1968. vol. 4, no. 2. pp. 206-210. doi: 10.1007/BF00855620.
  9. В. Л. Бидерман, Н. А. Сухова, “Расчет цилиндрических и прямоугольных длинных резиновых амортизаторов сжатия” // Расчеты на прочность, 1968. № 13. С. 55-72.
  10. В. И. Дырда, Н. И. Лисица, А. В. Новикова, С. Н. Гребенюк, Ю. Г. Козуб, А. А. Бова, “Определение напряжённо-деформированного состояния резинометаллических сейсмоопор” / Методи розв’язування прикладних задач механiки деформiвного твердого тiла, Збiрник наукових праць. Т. 13. Днiпропетровьск: Лiра, 2012. С. 152-158, http://dspace.luguniv.edu.ua/jspui/handle/123456789/441.
  11. В. М. Мальков, Механика многослойных эластомерных конструкций. СПб.: СПбГУ, 1998. 320 с.
  12. В. В. Киричевский, Метод конечных элементов в механике эластомеров. Киев: Наукова думка, 2002. 655 с.
  13. В. Л. Нарусберг, Г. А. Тетерс, Устойчивость и оптимизация оболочек из композитов. Рига: Зинатне, 1988. 299 с.
  14. М. С. Ковальченко, “Механические свойства изотропных пористых материалов. I. Упругие и реологические свойства” // Порошковая металлургия, 1993. № 3(363). С. 89-96.
  15. M. S. Koval'chenko, “Mechanical properties of isotropic porous materials. I. Elastic and rheological properties” // Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 1993. vol. 32, no. 3. pp. 268-273. doi: 10.1007/BF00559762.
  16. R. W. Lewis, B. A. Schrefler, The Finite Element Method in the Static and Dynamic Deformation and Consolidation of Porous Media, Chichester, Wiley, 1998.
  17. E. Bemer, M. Boutéca, O. Vincké, N. Hoteit, O. Ozanam, “Poromechanics: from linear poroelasticity to non-linear poroelasticity and poroviscoelasticity” // Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP, 2001. vol. 56, no. 6. pp. 531-544. doi: 10.2516/ogst:2001043.
  18. X. Chateau, L. Dormieux, “Micromechanics of saturated and unsaturated porous media” // Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 2002. vol. 26, no. 8. pp. 831-844. doi: 10.1002/nag.227.
  19. O. Coussy, R. Eymard, “Non-Linear Binding and the Diffusion-Migration Test” // Transport in Porous Media, 2003. vol. 53, no. 1. pp. 51-74. doi: 10.1023/A:1023529906079.
  20. В. В. Киричевский, А. С. Сахаров, Нелинейные задачи термомеханики конструкций из слабосжимаемых эластомеров. Киев: Будiвельник, 1992. 216 с.
  21. С. М. Гребенюк, В. З. Юречко, “Визначення напружено-деформованого стану конструкцiй iз пористих матерiалiв” / Проблеми обчислювальної механiки i мiцностi конструкцiй, Збiрник наукових праць. Т. 15. Днiпропетровськ: Лiра, 2011. С. 60-69.
  22. А. С. Сахаров, В. Н. Кислоокий, В. В. Киричевский, И. Альтенбах, У. Габберт, Ю. Данкерт, Х. Кепплер, З. Кочык, Метод конечных элементов в механике твёрдых тел. Киев: Вища школа, 1982. 480 с.
  23. С. Н. Гребенюк, А. А. Бова, “Повышение точности моментной схемы конечного элемента для слабосжимаемых материалов” / Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве, образовании, Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. Т. 22, Физика и математика, География. Одесса: Черноморье, 2009. С. 55-64.
  24. В. В. Киричевский, Б. М. Дохняк, Ю. Г. Козуб, С. И. Гоменюк, Р. В. Киричевский, С. Н. Гребенюк, Метод конечных элементов в вычислительном комплексе «МIРЕЛА+». Киев: Наукова думка, 2005. 416 с.
  25. В. И. Самуль, Основы теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1982. 264 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2014 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).