Снижение прочности изделия при механическом кре­плении деталей по сравнению с исходным материалом, вызванное наличием отверстий под крепеж и концен­трацией напряжений, пытаются компенсировать различ­ными способами: применением накладок из более проч­ного,, чем соединяемый, материала; утолщением; арми­рованием; введением в материал прокладок из более прочного материала.

Применение местных усиливающих накладок в двух­срезном стыковом соединении недостаточно эффективно, а в некоторых случаях, если жесткость материала уси­ливающей накладки и пластмассы различаются значи­тельно, разрушение «усиленного» соединения может, произойти даже при меньших напряжениях, чем исход­ного [78].

В несимметричном соединении (внахлестку) утолще­ние пластмассы с помощью накладок производить неже­лательно, так как в результате увеличения эксцентрик ситета приложения нагрузки и жесткости деталей воз­можно возрастание изгибающих напряжений.

Утолщение соединяемых деталей можно выполнять' в процессе их изготовления. Детали толщиной менее І мм, предназначенные для механического соединения [54], рекомендуется утолщать. на 50^1.00%. Такие же утолщения применяют в деталях с раззенковавными от­верстиями;., при раззенковке прочность соединения сни­жается на 5-^8%.

Утолщения в зоне шва деталей, из стеклопластика можно получить, укладывая между основными слоями дополнительные вставки различной длины из стеклянной ткани, пропитанирй связующим, [80] (.рис. III.16). Са­мую короткую вставку помещают в середину угол ще-

ния, от ее длины зависит длина комля (утолщенной кромки) конструкции. По отношению к основной части конструкции комель может быть симметричным или не­симметричным. Каждая вставка отличается по длине от предыдущей и последующей на шаг т утолщения. При симметричном утолщении - Si,- равном ‘{І,5—2,5) б0, рекомендуется постоянный, а при несимметричном — пе­ременный шаг, увеличивающийся но мере удаления от исходной вставки.

Для расчета числа и длины вставок необходимо знать толщину детали бо и число п слоев армирующего материала, например ткани, толщину комля бі и его длину bо. Минимальная длина комля - при расположении крепежных элементов в два ряда равна:

= 4 “1“ 4 + 4

где fi, 4. U — расстояния соответственно от второго ряда отверстий до поперечной кромки, между рядами крепежных элементов, от на­чала ската до оси первого ряда крепежных элементов.

Число вставок «і находят по формуле:

б, — Sj,

«1 = ■■■ <л-1) ± I

бо

Длина первой вставки Ьі равна

т 2 т

Шаг т утолщения обычно принимают равным 10 мм; допускается и 5 мм.

Зависимость Относительной прочности соединения бт утолщения стеклопластика нелинейна. Это объясняется тем, что с увеличением толщины материала в зоне шва приходится увеличивать и диаметр крепежа, ч в резуль­тате чего возрастает коэффициент концентрации напря­жений К'- Фактическое повышение относительной проч­ности v определяют из соотношения:

v=

К’/К

Коэффициент концентрации напряжений можно сни­зить, располагая основу стеклянной ткани в соседних слоях под углом друг к. другу («параллельно-диагональ­ная структура» стеклопластика). Прочность деталей из стеклопластика с такой структурой, ослабленных кре­пежом, значительно больше, чем деталей из материала с параллельной структурой; кроме того, она в меньшей степени зависит от угла приложения нагрузки. Ниже приведены значения коэффициента концентрации на­пряжений К [77] для образцов из стеклопластика* с различной структурой:

Образцы с параллельной структурой

пластина с отверстием.........................................

двухсрезное стыковое соединение.

Образцы с параллельно-диагональной структур рой. ' .ж

пластика с отверстием. ,

двухсрезное стыковое соединение. .

Одним из эффективных способов (повышения, прочно­сти изделий при механическом креплении композици­онных полимерных материалов является армирование соединяемых элементов конструкции высокопрочной (стальной или титановой) фольгой толщиной 0,03— 0,1 мм'[8, с. 30; .68, 70, 80] или борной пленкой ([81], укладываемыми между основными слоями материалов.

Если разрушение происходит при растяжении, то об­щую толщину слоев фольги бф, необходимую для обес -

где 6 —: толщина композиционного материала: ар и ■Ср $ — разруша­ющие напряжения при растяжении соответственно композиционного материала й фольги; Кц>, К — коэффициенты концентрации напряже­ний около отверстия соответственно в фольге и композиционном материале; у— коэффициент, учитывающий увеличение прочности основного материала при армировании фольгой '{принимают равным 1,00—1,05).

В случае разрушения соединения в. результате смя­тия бф находят по формуле:

-Ь-Ітил- * л

Чем. ф '

где Чем, Чем. ф — разрушающие напряжения при смятии соответст­венно композиционного материала и фольги; t — число рядов в сое­диненна

При разрушении соединения в результате среза-ма­териала в направлении от шва к-свободному краю, бф вьічисляют следующим образом:

бТср f Vар 1

Йф= -------- V----------------------- '

Тср. ф 1 Тср • —^

где т^р и Тер. ф — разрушающие напряжения при срезе соответст­венно композиционного материала и фольги.

Принято [68] число слоев упрочняющей фольги ха­рактеризовать величиной ©==

Применяя прок/адки из коррозионпостойкой сталь­ной фольги, удалось повысить относительную прочность стеклопластиков на основе однонаправленного стеклян­ного волокна с 0,5 до 0,84—1,0 [80]. При армировании карбон ластика на основе волокна ВМН-3 и связующе­го ЭДТ-10 стальной фольгой СН-2 толщиной 0,05 мм прочность материала па срез повысилась до -115—125 МПа, а на смятие —до 600—640 кПа; при этом (0=0,27—0,3 [82]. Для стеклопластиков ЭДТ-10 на ос­нове различных, стеклянных тканей в результате’ фоль - гированяя относительная прочность шва возросла до 0,94—0,98 [8, с. 31]. ; ■

Большее возрастание v было достигнуто при исполь­зовании фольга (со=0,127) из борной пленки, арми­рующей эпоксидный графитопласт [81].

Вследствие изотропии свойств борная пленка одина­ково эффективна при работе материала на растяжение, срез и смятие. Дополнительный эффект от применения борной пленки заключается в уменьшении относитель­ного смешения элементов в стыковом соединении с на­кладками [81]. Фольгирование позволяет также повы­сить прочность соединений при' механическом креплении трехслойных панелей с сотовым заполнителем [70, 82]. При этом, кроме упрочнения обшивок фольгой, произво­дят упрочнение сот. в зоне соединения путем заливки их ячеек компаундом (например, на основе эпоксидной смолы, наполненной стеклянными микросферами) [82].