ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оценка прочности и напряженного состояния с учетом остаточных напряжений из "Прочность и долговечность клеевых соединений Издание 2" С помощью приведенных выше традиционных методов оценки напряженного состояния различных клеевых соединений можно объяснить хотя и не все, но многие экспериментальные результаты, что, как известно, обеспечило этим методам широкое распространение. Но они принципиально не могут учесть остаточные напряжения в адгезионных соединениях, создаваемые клеем, например, при склеивании одинаковых субстратов, в процессе его отверждения из-за усадки, охлаждения или набухания. Оказалось, что с помощью традиционных методов расчета нельзя описать и объяснить экстремальные зависимости Тср от температуры и геометрических параметров. [c.100] Все эти факторы, а также информация о существовании тонких пристенных слоев [37—39], свойства которых отличны от свойств полимера вдали от субстрата, наличие микронеровностей — шероховатости поверхности субстрата — обусловили необходимость создания нового приближенного и достаточно простого метода расчета, способного охватить всю совокупность указанных механизмов, влияющих на прочность адгезионных соединений. Таким оказался разрабатываемый в ИХФ АН СССР и ЦНИИСКе им. Кучеренко метод, названный авторами методом пограничного слоя [26, 30]. [c.100] Метод базируется на ряде упрощающих гипотез, основными из которых являются две. [c.100] Ниже анализируются решения задач, полученные методом пограничного слоя, о напряженно-деформированном состоянии двух стандартных моделей адгезионных соединений — сдвиг нахлестки и нормальный равномерный отрыв. Решение ограничивается рамками линейной теории упругости. [c.101] На основе (3.8) проанализируем влияние некоторых параметров на измеряемую в опытах величину Тср. Следует подчеркнуть, что приводимый нпл е анализ имеет качественный характер, так как численная оценка для большинства систем пока невозможна из-за отсутствия конкретных данных о свойствах пограничных слоев. [c.101] Из формулы (3.9) следует, что при изменении А от нуля до А кс тет от нуля до некоторого конечного значения Тср. которое при малых значениях О/А может быть равно Тадг. [c.101] Эта зависимость Тср от Акл представлена сплошной кривой на рис. 3.3, а. [c.101] Если второе слагаемое в числителе (3.10), например, при охлаждении окажется при некотором Л, таким, что сам числитель будет равен нулю, то нижним пределом Тср. мин будет нуль (пунктирная ветвь сплошной кривой на рис. 3.3, а) это означает, что разрушение клеевого соединения происходит при достижении соответствующей температуры под действием температурных напряжений. [c.102] Из рассмотренных двух примеров следуют важные практические рекомендации из экспериментальной зависимости Тср от длины клеевого шва / можно найти истинную адгезионную прочность как предел Тср при стремлении I к нулю. [c.102] Тогда из формулы (3.8) получаем интервал изменения Тср (рис. 3.4, кривая 2) от нуля до некоторого конечного значения, определяемого температурным перепадом д. [c.103] Модуль о предполагаем не зависящим от температуры. [c.103] Наиболее интересным здесь является экстремальный характер температурной зависимости средней прочности, полученной расчетным путем. Многочисленные опытные данные [31, 41, 42] свидетельствуют о закономерности такой зависимости. Обычно она качественно объясняется в основном влиянием релаксационных процессов [1, 41, 43]. Здесь подобная зависимость получена благодаря учету изменения модуля упругости клея с температурой и температурных напряжений. [c.104] Следует заметить, что поскольку когезионная прочность клея снижается с повышением температуры, то при этом возрастает вероятность когезионного разрушения. В этом случае максимум на кривой Тср (Т) будет смещаться влево (пунктирная кривая на рис. 3.5, д). [c.104] Нормальный отрыв цилиндрического соединения. Такой вид испытаний стандартизирован и широко применяется для оценки прочности соединения металлов. Оценка напряженного состояния подобного соединения при сварке, когда упругие константы цилиндров и прослойки одинаковы, приведена в комплексных исследованиях [44, 45]. Для клеевых соединений такие условия не соблюдаются. [c.104] Обзоры работ, посвященных теоретической оценке напряженного состояния данного вида клеевого соединения, содержатся в [3, 19, 35]. Здесь приводится анализ решения, полученного в [30] с помощью метода пограничного слоя. [c.104] Зависимость измеряемой в опыте величины а от радиуса модели R. Из (3.16) видно, что при стремлении R к нулю при любом конечном значении ст lim Тмакс = 0. Значит при малых R модель всегда будет разрушаться из-за отрыва по достижении СТадг. [c.105] Это означает, что, начиная с некоторого значения R, модель может разрушаться от сдвига при а Оадг. При этом о может снизиться до нуля, что будет соответствовать самопроизвольному разрушению модели из-за сдвига за счет температурных или усадочных напряжений. Такой случай теоретически пока не рассматривается. График зависимости o(R) имеет вид, показанный на рис. 3.7, а (кривая 1). [c.105] График зависимости ст(Аз) приведен на рис. 3.7, а (кривая 2). [c.105] Следует отметить, что зависимость а от 1 имеет аналогичный характер. Возможный ход этих зависимостей представлен кривой 3 на рис. 3.7, а. [c.106] Зависимость а от температуры испытания Т. Отметим, что функция изменения модуля упругости клея 1 от температуры является монотонно убывающей [1, 47, 48], и для исследования воспользуемся результатами предыдущего анализа зависимости а от 3. [c.106] Вернуться к основной статье