ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Снижение концентрации напряжений в клеевых соединениях из "Эпоксидные полимеры и композиции" Уровень и характер распределения внутренних напряжений различен и зависит от вида нагружения и геометрии соединений. Клеевые соединения работают в условиях равномерного и неравномерного отрыва, сдвига, а также при действии расслаивающих сил. Для оценки работоспособности чаще всего определяют свойства соединений при сдвиге, ибо этот вид нагруАсе-ния наиболее близок к реальным условиям работы соединений [100]. [c.144] Рассмотрим основные факторы, влияющие на характер распределения и уровень напряжений в соединениях, работающих в условиях сдвиговых деформаций. Если считать, что при нагружении соединений напряжения распределяются по всей площади склеивания равномерно, то, используя известное выражение а=Р/5 (где Р — действующая нагрузка, 5 — площадь), можно определить средний уровень напряжения. При этом предполагается, что склеенные образцы являются абсолютно жесткими и при действии нагрузки угол поворота сечений клеевой прослойки одинаков по всей длине. [c.144] Действительно, с ростом длины нахлестки средние напряжения снижаются до тех пор, пока не достигнуто некоторое значение, после которого соединение исчерпало свою несущую способность. Дальнейшее увеличение длины нахлестки не приводит к повышению прочности, поскольку расширяется средняя часть клеевого соединения с невысоким уровнем напряжений. Следовательно, нет необходимости в слишком большой длине нахлестки, так как при этом прочность соединений может практически не повышаться, а масса конструкции и ее стоимость увеличиваются. [c.145] Значение опт заметно зависит от б, поскольку толстые листы при нагружении проявляют меньшую деформацию. Поэтому напряжения в соединениях листов большой толщины меньше, чем при склеивании тонких листов. [c.145] Для определения оптимальных размеров соединения Z, и 6 пользуются так называемой кривой качества, характеризующей зависимость разрушающего напрг-жения от отношения 6/L [104]. Для каждого сочетания клея и толщины склеиваемых материалов целесообразно иметь диаграмму качества, которая может явиться эталоном для выбора оптимальных размеров соединения. [c.145] Прн действии сжимающих и растягивающих усилий дефор. мация соединения по его длине неодинакова, и поэтому напряжение распределяется также неравномерно, особенно, если соединения имеют небольшую ширину [103]. В этом случае при сжатии напряжения в средней части больше, чем по краям, а при действии растягивающих усилий — наоборот. [c.146] Наличие пика напряжений по кромкам, а также краевых эффектов по ширине обусловливает неравномерный характер распределения напряжения по площади склеивания. Кроме того, силы, действующие на два склеиваемых листа, находятся не на одной прямой — линия их действия смещена относительно друг друга на величину (61+62)72 (где 61 и 62 — толщина склеиваемых листов) [106, с. 16]. Поэтому на клеевое соединение дополнительно действует изгибающий момент. [c.146] При совместном воздействии растягивающих и изгибающих сил в слое клея возникают напряжения, перпендикулярные поверхности склеивания, т. е. клей работает на отдир. Эти факторы обусловливают снижение работоспособности соединении. [c.146] Работоспособность соединений значительно повышается в ус ловиях чистого сдвига. В этом случае исчезает максимум н, кривых прочность — температура, в меньшей степени проявляет ся масштабный и другие эффекты. Это достигается при испытя НИН соединений на сдвиг при кручении. Доказательством наличия однородного поля напряжений является отсутствие различи в физико-механических свойствах свободной пленки и полимерх в соединении при когезионном разрушении значение прочности и модуля сдвига образцов полимера и клеевых соединений при мерно одинаковы. [c.146] Следовательно, с приближением значений N к 1 распределение напряжений в соединении становится более равномерным. В табл. 5.17 приведены значения N (в знаменателе) и прочностч соединений (стали 3) при различных видах испытаний (в числителе). [c.147] Прочность при растяжении соединений склеенных относительно жесткими клеями, в 3,5 раза ниже прочности при кручении. При переходе к более эластичному клею это различие уменьшается, что связано с образованием более однородного поля напряжений в клеевом шве. [c.147] По зависимости т д и Тсд от температуры можно оценить предельные температуры, при которых резко возрастает неоднородность распределения напряжений в соединениях. [c.147] Ранее отмечалось, что на концах нахлестки уровень напряжений выше, чем в остальной ее части, следовательно, снизить напряжения можно, изменяя геометрию соединения. Однако такой путь не всегда целесообразен. Более перспективным является использование комбинации клеев с различными деформационно-прочностными свойствами [62, с. 56—79]. [c.147] Чтобы обеспечить надежность соединения, не обязательно стремиться к высокой начальной прочности. Важно получить соеданения (даже с меньшей исходной прочностью) со стабильными свойствами в условиях длительной эксплуатации. Поэтому целесообразно использовать клеи с невысоким модулем упругости при сдвиге. Этот путь предпочтителен, так как предотвращает возникновение значительных концентраций напряжений у кромок соединения. [c.147] Вернуться к основной статье