ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Критерии прочности адгезионных соединений из "Свойства и расчет адгезионных соединений" Читатель, по-видимому, уже понял, почему мы подробно остановились на критериях прочности сплошных сред. Действительно, для адгезионных соединений или дискретных моделей композитов должны применяться общие, а не какие-то специальные критерии прочности. Отличие можно обнаружить лишь в способах применения указанных критериев, что проявляется либо в учете особенностей напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений, либо в игнорировании их. [c.49] Главная особенность дискретных моделей заключается в наличии общей граничной поверхности двух, чаще всего разнородных, материалов — субстрата, т. е. того, что надо склеить, и адгезива, т. е. то, что склеивает одинаковые или разные субстраты. Если адгезионное соединение при испытаниях всегда разрушается по одному из материалов (либо материалу субстрата, либо — адгезива), то, естественно, в этом случае приведенные критерии могут быть применены непосредственно. [c.49] Но довольно часто адгезионные соединения разрушаются по границе двух материалов или вблизи нее, т. е. граница в адгезионных соединениях с большой долей вероятности является наиболее слабым элементом. Поэтому исследователей и практиков всегда интересует прочность адгезионной связи, т. е. прочность соединения на границе. [c.49] Поскольку обычно полагают, что граница не имеет толщины, то некоторые из критериев для сплошной среды не могут быть применены к адгезионному разрушению. Например, вряд ли непосредственно может быть использован критерий Понселе по максимальным деформациям в направлении нормали к поверхности раздела, ибо поверхность не имеет толщины. В условиях сохранения сплошности эти деформации по обе стороны от границы обычно различны (хотя перемещения непрерывны). [c.50] Наибольшее распространение в практике оценки прочности адгезионных соединений получил простейший критерий — среднее разрушающее напряжение, которое определяется как отношение разрушающей нагрузки Рь к площади поверхности склейки 5, когда разрушение происходит по границе. В испытаниях на сдвиг — это отношение сдвиговой нагрузки в момент разрушения к площади склейки, в испытаниях на нормальный отрыв— отношение разрушающей нагрузки (приложенной нормально к плоскости склейки) к площади разрушенной склейки и т. д. В испытаниях на длительную прочность в режиме постоянной нагрузки — то же самое, но еще измеряется и время от нагружения до разрушения. Широкое использование этого критерия в практике испытаний объясняется не только его простотой, но и методическими трудностями измерения каких-либо иных параметров, в частности деформаций тонкого клеевого шва. [c.50] Экспериментаторы давно заметили, что измеряемая таким образом средняя (или интегральная) прочность адгезионной связи, именуемая часто адгезионной прочностью , оказывается функцией геометрических параметров образца или модели для данной пары адгезив — субстрат. Это делает результаты неоднозначными, а значит, и мало информативными, поскольку, например, трудно судить о качестве адгезива, если получаемые разными исследователями на разных образцах результаты различны (тем более, если необходимо сравнивать два адгезива). [c.50] Из этой ситуации был найден, казалось бы, простой выход в регламентации испытаний, т. е. в разработке стандартов на размеры образцов для тех или иных испытаний. Это улучшило ситуацию, ибо появилась возможность относительной оценки качества того или иного адгезива по отношению к данному субстрату. Информативность испытаний возросла. [c.50] Использование критерия средней прочности неявным образом предполагает однородное распределение напряжений на границах в моделях адгезионных соединений. На самом деле напряжения на границе адгезив — субстрат в обычно применяемых для исследований моделях распределены неравномерно. Этой неравномерностью, прежде всего, и объясняется зависимость средней прочности от различных параметров модели. Более того, большинство измеряемых в опыте напряжений в указанных моделях концентрируется вблизи краев, т. е. имеет место краевой эффект концентрации напряжений, подобный тому, что наблюдается в вершинах трещин. [c.51] Иной подход предложен авторами работы [39]. Разрабатываемый ими асимптотический метод решения задач теории упругости позволяет получить решение для краевого эфс )екта в адгезионных соединениях в замкнутом виде. Входящий в решение коэффициент, аналогичный коэффициенту интенсивности в трещинах, авторы предложили в качестве нового показателя прочности адгезионных соединений. [c.52] В заключение можно сказать, что какие бы критерии разрушения не использовались, необходимо все-таки знание полей напряжений и деформаций, хотя бы характерных для данного метода испытаний, т. е. расчет необходим не только для грамотного применения критериев разрушения, но и для понимания и объяснения причин механического поведения моделей адгезионных соединений. [c.53] Кратко остановимся еще на одном практически важном обстоятельстве. При постановке контактных задач о напряженно-деформированном состоянии и разрушении адгезионных соединений всегда предполагается, что поверхность контакта двух сред представляет собой некоторую идеальную гладкую (или кусочно-гладкую) поверхность. В реальных изделиях это далеко не так — обычно поверхность субстрата является шероховатой. Шероховатость может быть различной по форме, а ее уровень, характеризующий высоту гребешков , может быть сопоставим с толщиной клеевой прослойки. Испытания образцов из одних и тех же материалов с различной шероховатостью субстрата приводят к различным результатам. [c.53] Весьма существенно, что наличие шероховатости приводит к тому, что напряженное состояние адгезионной прослойки в каждом дискретном участке будет отличаться от интегрального, характерного для данного образца не только по значению напряжений, но и по их характеру [81]. Другими словами, если образец испытывается на сдвиг, то из-за неровностей поверхности субстрата отдельные участки адгезионного соединения могут быть напряженными от нормальных сил и др. [c.54] Вернуться к основной статье