ポイド発生によるゴムの剛性低下を考慮した超弾性構成別による積層ゴムの引張り変形及び水平大変形FEM解析

摘要

When we design the laminated rubber bearings for safety, it is important to investigate the characteristics of ultimate behaviors of them. In this paper, we establish the method of investigating the ultimate behaviors of the laminated rubber bearings based on FEM analysis. Under vertical tensile deformation, voids are generated in rubber and vertical stiffness of the laminated rubber bearings degrade abruptly. Even under vertical compression and large horizontal deformation, voids are generated partly in rubber due to bending deformation of the laminated rubber bearings. Firstly, we propose the hyperelastic constitutive law showing the behavior of stiffness degradation under uniform triaxial tensile deformation, and apply it to inner rubber. Next, we check the validity of the constitutive law by comparing the results of the tensile deformation analysis with those of the tensile deformation test. Finally, we discuss the results of FEM model we propose.%積層ゴムの終局特性は、座屈と破断に大別される。積層ゴムに過rn大な変形が生じた場合、どちらの終局状態に至るかは、積層ゴムのrn形状や載荷状態により異なる。積層ゴムのせん断応力ーせん断ひずrnみ曲線に負勾配が生じる座屈については、2次形状係数品、積層ゴrnムへの鉛直応力or、ゴム物性などに大きく依存し、Haringx理論によrnって座屈の理論式が示されているl）。一方、破断については、2次rn形状係数や面圧の影響は座屈に比べて小さく、せん断ひずみ400％rn以上の限界変形能力を有する。積層ゴムの破断は、せん断変形だけrnでなく、過度な圧縮や引張りが加わった場合にも生じる。特に積層rnゴムは引張り力に弱く、積層ゴムに鉛直応力一1MPaを超える引張りrnが生じると積層ゴムの剛性が急激に低下し、降伏状態になる（本論rn文では、特に断りのない限り、鉛直応力は圧縮側を正、引張り側をrn負で表す）。さらに引張りを加えると破断に至り、オフセットせん断rn変形　0～400％の状態で引張り変形を与えた場合、鉛直応力一2～rn－4MPa程度で破断する。積層ゴムに引張りが生じた時のこの降伏は、rn3軸引張り状態になった際に発生するゴム内部の微小なポイドが原rn因である2）、3）。