Analysis of the Elastic Characteristics of a Pneumatic Shock Absorber

The article deals with a computer analysis of the pneumatic shock absorber deformed state, as well as the peculiarities of the formation of its integral elastic characteristics. The Deformation process is considered under internal pressure and the normal axial compression load. The construction of pneumatic shock absorber consists of two-section pneumatic rubberized single-layer composite bellows, which has circular metal constraints on the edges and in the middle.The research is done in a framework of a geometric and physically three-dimensional nonlinear formulation. The modelling of the nonlinear deformation of the rubber matrix is based on a three-parameter Muni-Rivlin model. A finite-element method is used for numerical solution of the problem. The composite reinforcement models as integral membrane stiffness additionally inserted into the corresponding finite elements, taking into account the cord orientation, that allows taking into account a toroidal curvilinear orthotropy of mechanical properties of the material.The dependences of the pneumatic shock absorber quasi-static deformation on the cord geometric and stiffness parameters is analysed in the current work. It is studied the influence of the variation of cord diameter and cord material Young modulus on the integral elastic behavior of the pneumatic shock absorber under the different compression load. The last allows us to analyze the influence of the cord material on load characteristic of construction.
Статья посвящена компьютерному анализу деформированного состояния пневматического амортизатора, а также особенностям формирования его интегральных упругих характеристик. Конструкция пневматического амортизатора состоит из двухсекционного пневматического прорезиненного однослойного композитного сильфона. Исследование проводится в рамках геометрической и физически нелинейной трехмерной формулировки. Моделирование деформации резиновой матрицы основано на модели Муни-Ривлина. Для численного решения задачи используется метод конечных элементов. Композитное армирование моделируется как интегральная мембранная жесткость, которая дополнительно вставляется в соответствующие конечные элементы. В работе была исследована зависимость квазистатической деформации пневматического амортизатора от диаметра корда, а также от его модуля упругости.
Стаття присвячена компютерному аналізу напружено-деформованого стану пневмоамортизатора, а також особливостей формування його інтегральної пружної характеристики. Розглядається двосекційний пневмоамотизатор сильфоного типу, який створений із гумокордного одношарового композиту, що має кільцеві металеві обмежання по торцам та в середині конструкції. Дослідження проводиться в тривимірній геометрично та фізично нелінійній постановці. Моделювання деформування гумової матриці проведено на основі моделі Муні-Рівліна. Для вирішення задачі використовуєьтся метод скінченних елементів. Кордне посилення моделюється шляхом інтегрального додавання мембраної жорсткості у відповідні скінченні елементи. В роботі проаналізовано залежність пружної характеристики амортизатора від діаметру та модуля пружності корду.