ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прочность и расчет напряжений в различных моделях клеевых соединений из "Прочность и долговечность клеевых соединений Издание 2" В испытаниях клеевых соединений широко используют две схемы, отражающие наиболее типичную работу клееных конструкций сдвиг и отрыв. Обзоры работ, посвященных расчету распределения напряжений в клеевых соединениях, приведены в [3, 19]. Для удобства расчетные формулы и соответствующие схемы испытаний различных клеевых соединений сведены в табл. 3.2. [c.91] Приводимый ниже анализ основывается на показателе максимального напряжения. Для выяснения возможностей рассматриваемых методов расчета, как уже говорилось ранее, используется средняя прочность, выраженная через различные параметры соединения и максимальное напряжение, соответствующее в момент разрушения прочности адгезионной связи данной пары адгезив —субстрат. Получаемые таким образом теоретические зависимости средней прочности от геометрических и физических параметров моделей будут сопоставляться с аналогичными зависимостями, полученными в эксперименте. По тому насколько хорошо тот или иной метод расчета отражает хотя бы характер этих зависимостей, можно судить о его возможностях. [c.91] Прежде всего рассмотрим сдвиг. В таблице 3.2 он представлен в п. 1—7, которые отличаются схемами испытаний или методами расчета. Методы расчета 1, 3, 4 и 6 основаны на предположении, что клеевой слой работает только на сдвиг. Очевидно, это предположение справедливо только тогда, когда толщина клеевого шва мала по сравнению с толщиной склеиваемых материалов. Это одномерные модели, где обкладки (склеиваемые материалы) рассматриваются как стержни, в которых существуют лишь нормальные растягивающие или сжимающие напряжения и сечения которых остаются плоскими, а в слое клея возникают постоянные по толщине касательные напряжения. Этот метод будем в дальнейшем называть основным или традиционным. Он удобен для расчетов благодаря своей простоте. Но из-за одномерности задачи здесь не удовлетворяется условие равенства нулю касательных напряжений на краях клеевого слоя. Примером может служить кривая 1, приведенная на рис. 3.1, отражающая распределение касательных напряжений по длине клеевого шва, полученное по формулам п. 1, табл. 3.2. [c.91] В работе [4] дана оценка разницы значений максимальных касательных напряжений, получаемых в расчетах по первому (одномерному) и второму способам, и показано, что по первому способу они получаются всегда выше на 15— 20% по сравнению со вторым. Это вполне приемлемо для инженерных расчетов. К тому же первый метод проще и имеет наибольшее распространение. [c.96] Зависимость Тср от толщины клеевого шва / з. Когда Аз— -0, параметр а стремится к бесконечности и Тср— -0. При увеличении Лз а уменьшается и стремится к нулю, тогда Тср— -Тадг. Этот теоретический вывод не совпадает с опытными данными [3, 5, 6, 33, 34], которые свидетельствуют о снижении Тср с увеличением толщины слоя клея. [c.97] В литературе имеется много экспериментальных данных лишь о зависимости Тср от длины клеевого шва и толщины клеевого шва. Практически отсутствуют корректные экспериментальные данные о влиянии остальных рассмотренных здесь параметров на Тср. [c.97] В то же время все существующие методы расчета клеевых соединений рассматриваемого типа достаточно хорошо отражают реальную зависимость Тср. от I. Поэтому едва ли не единственны.м из простых способов выявления возможностей того или иного метода расчета является сопоставление теоретическиу. зависимостей Тср от толщины клеевого шва с экспериментальными. [c.97] Рассмотрим еще несколько примеров. [c.97] Срез (п. 6, табл. 3.2). Здесь выражение для Тср идентично формуле (3.2),. Выводы те же. [c.97] 3) видно, что изменению Аз от нуля до бесконечности должно соответствовать увеличение Тср от нуля до бесконечности. [c.97] Возрастание толщины слоя клея Аз, как и в (3.2), должно приводить к увеличению Тср от нуля до Тадг. [c.98] Таким образом, все разобранные методы расчета отличаются тем, что теоретические зависимости прочности от толщины клеевого шва не совпадают качественно с экспериментальными данными. [c.98] Авторами работ [26, 30] расчеты клеевых соединений проведены на основе предположения о том, что на сдвиг работает лищь часть клеевого слоя, которая непосредственно прилегает к поверхности субстрата, а оставшаяся часть клея работает аналогично обкладкам — как стержень с константами материала в свободном состоянии (п. 5, табл. 3.2). Тогда все получаемые теоретические зависимости качественно совпадают с экспериментальными. Такой метод расчета был условно назван авторами методом пограничного слоя . Характер распределения напряжений (кривая 2 на рис. 3.1) для нахлестки в этом случае мало отличается от получаемого по обычному методу (кривая 1, рис. 3.1). Нарушается лишь симметрия — максимум наблюдается в месте приложения нагрузки Р. [c.98] Метод пограничного слоя обладает также тем преимуществом, что позволяет учесть температурные, усадочные и влажностные напряжения и выявить их роль в прочности модели в целом. Он является более общим по сравнению с традиционным методом расчета, хотя лишь незначительно усложняет расчеты и анализ. Этим методом решен ряд задач о прочности адгезионных соединений, решение которых в замкнутом виде прежде получить не удалось. Все точные аналитические и численные методы расчета адгезионных моделей приводят к получению на краях соединения бесконечно больших значений касательных напряжений (см. например [10, 28, 29]), а потому для анализа разрушения по максимальным касательным напряжениям непригодны. (Анализ решений, полученных с помощью метода пограничного слоя, см. ниже). [c.98] Вернуться к основной статье