Badania wytrzymałościowe elastomerów poliuretanowych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym z wykorzystaniem metod mechaniki pękania

Poliuretanowe elastomery zastępują w układach zawieszenia pojazdów mechanicznych materiały gumowe. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych elastomerów poliuretanowych. Główną uwagę poświęcono odporności na pękanie i rozdzieranie elastomerów poliuretanowych w dwóch różnych konfiguracjach twardości – 80ShA – zbliżonej do twardości seryjnie użytkowanych gumowych elastomerów i 90ShA dedykowanej dla pojazdów, gdzie wymagana jest większa sztywność zawieszenia. Zbadano wpływ twardości tworzywa na odporność na pękanie wyrażoną w krytycznej wartości energii Wf oraz odporności na rozdzieranie. Wykazano, że wśród powszechnie stosowanych materiałów o dwóch twardościach; 80ShA i 90ShA, występują znacząco różne mechanizmy dyssypatywne przed frontem szczeliny. Pomimo zbliżonych wartości wydłużenia całkowitego przy zerwaniu (statyczna próba rozciągania próbek gładkich) zaobserwowano istotnie różną skłonność materiału do pochłaniania energii, jak również odporności na rozdzieranie. Z perspektywy użytkowej parametry te są kluczowe w kontekście dynamicznego charakteru pracy tego typu materiałów.

---

In the paper, the experimental results of the mechanical investigation have been presented. The main attention was paid to fracture toughness and tearing resistance of polyurethane elastomers in terms of two different hardness configurations; 80ShA and 90ShA. The impact of material hardness on the fracture resistance is reflected in experimental results. For fracture toughness characterization, the EWF (essential work of fracture) method was involved. It has been shown, that the 80ShA and 90ShA materials demonstrate completly different behavior under high stress concentration condition - see the results for the cracked DENT specimens. The higher values of the essential work of fracture for the 90ShA material confirm a higher ductility level of this material. From the perspective of usefulness of fracture mechanics, the energy approach seems to be crucial in the context of the real operating conditions of the bushing in suspension system of vehicles.