Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
**макс ^ 1 ’ 31(/o<V^) (3.52)
Выразим максимальное напряжение при сдвиге в клее следующим образом:
Wc = (2G1S/?A0)o,5/0 (1.53)
Максимальный фактор концентрации напряжений в этом случае будет равен 1,31.
37
На рис. 1.18 показано влияние длины нахлестки L на напряжение при сдвиге. Влияние L на оо//о на этом графике можно обнаружить с трудом, поскольку хотя k зависит от L, но оказывается, что чем больше L, тем меньше oolfo. Следовательно, можно считать, что максимальная концентрация напряжений при сдвиге становится пропорциональной L. Следует напомнить, что этот вывод действителен, если внешняя сила относительно мала.
Для сравнения с этой теорией '[см. уравнения (1.50) — (1-54)] Фолькерсен [95] произвел расчет соединения внахлестку, сконструированного так, чтобы при деформации не изменялась его форма. Для двойного (соединения внахлестку, изображенного на рис. 1.17, он рассчитал максимальное напряжение при сдвиге по уравнению
Тмакс = (Gifi/2?h0)°,5/o (1.54)
Величина Тмакс в соответствии с уравнением (1.53) в два раза больше х. Далее он рассчитал среднее напряжение при сдвиге в клее (со — ширина клеевого шва)
/об
ТсР- со L ~ L
К -Гг
(1.55)
(фактор максимальной концентрации
И ОТНОШеНИе Тмакс
напряжений):
тмакс
/тср = (Gi/2?6fc0)°,»L (1.56)
При нагружении соединения (см. рис. 1.17) разрушение происходит при достижении конечного значения Тмакс [см. уравнение (1.54)]. Из этого уравнения следует, что внешняя сила (нагрузка при растяжении), необходимая для разрушения
Рис. 1.15. Концентрация напряжений в соединении внахлестку, упругость которого определяется упругостью субстрата [4, 62].
2
10 X
Рис. 1.16. Концентрация напряжения в соединении внахлестку, упругость которого определяется свойствами клея [4].
38
0,5Fn
м
zf
Рис. 1.17. Двойное соединение внахлестку.
с
tf
------------>-
т
-JL_______L
I
0,5F„
соединения, не зависит от длины нахлестки L. Однако на практике сила возрастет пропорционально L, а иногда пропорционально L0-5. Эти противоречия свидетельствуют о недостатках приведенных теорий, которые могли бы быть достаточно точными, если бы субстрат и клей подчинялись закону Гука, если бы можно было бы не обращать внимания на нормальные напряжения (перпендикулярные направлению внешней силы) и если бы в процессе деформации не изменялась форма соединения.
Хеннинг сравнил обе теории с экспериментальными данными и получил отклонения, которые приведены на рис. 1.18. Фактор концентрации напряжений по рис. 1.18 можно выразить отношением
(1.57)
где TCp = F0/wZ. хлестки).
(F о
¦внешняя сила, со
макс/^ср
ширина субстрата, L — длина
Рассчитанные и экспериментальные значения п в зависимости от длины нахлестки приведены ниже:
L, мм 11 П2 Пз
5 1,5 1,2 1,05
10 3,9 1,7 1,3
20 3,9 3,1 2
Здесь Пх — фактор концентрации напряжений, рассчитанный по Голланду и Рейснеру; я2 — фактор концентрации напряжений, рассчитанный по Фоль-керсену; л3 — фактор концентрации напряжений, эксперимен- ^ МПа тально определенный на кон- SD’ кретном соединении алюминиевого сплава на клее Ридакс 775; размеры соединения: ширина 25 мм, толщина субстра- 0 та 1,5 мм, толщина клеевого шва 0,2 мм. Теоретическое обоснование и необходимые выво-^0 ДЫ имеются в специальной литературе [4, 62, 95].
Рис. 1.18. Зависимость напряжений при сдвиге в соединениях внахлестку от длины нахлестки: О
П1 — значения, рассчитанные по Го-лаиду — Рейснеру; пг — значения, рассчитанные по Фолькерсену; пз — экспериментальные значения.
39
Рис. 1.19. Зависимость прочности одинарного соединения внахлестку от длины нахлестки:
/ — расчет по теории Фолькерсена; 2 — расчет по отношению (1.52); 3 — экспериментальные данные.
Кривые зависимости прочности соединений листовых материалов внахлестку (сдвиг при растяжении) от длины нахлестки приведены на рис. 1.19. Аналогичные зависимости наблюдаются и для других подобных им соединений (усовые, трубные и т. п.).
1.6. НЕДОСТАТКИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Клеевое соединение — сложная система, качество которой зависит от многих факторов. Преимущества этого способа соединения бесспорны, однако клеевым соединениям присущ и ряд недостатков. Во-первых, это в ряде случаев недостаточная прочность, обусловленная возникновением слабого пограничного слоя. Причины образования такого слоя следующие: неправильная технология склеивания (отсутствие обезжиривания, неправильный выбор способа нанесения, низкая температура в случае клеев-раоплавов и т. п.); неправильный подбор материалов; плохая смачиваемость субстрата; концентрация напряжений в соединении, вызванная наличием пустот в клеевом слое, образовавшихся при нанесении, в частности из-за неровностей поверхности субстрата; неравномерность клеевого слоя по толщине, которая может быть вызвана недостаточным давлением три отверждении, плохим нанесением, высокой вязкостью клея, неравномерной дисперсностью наполнителя и т. п.; несоответствующей толщиной клеевого слоя, обусловленной высокой или очень низкой вязкостью клея, неправильной фиксацией соединения; его неправильной конструкцией; скрытыми дефектами в склеиваемых материалах (полости, трещины, внутренние напряжения и т. д.).
