Геометрия соединений
Классическими для соединений адгезионного типа являются следующие: соединения, на ус, нахлесточиое со скосом, простое иахлесточное и модифицированное нахлесточиое. На рис. 22.7 14] схематично изображены эти виды соединений. Каждый из типов соединений
Рис. 22.8. Эпюры напряжений в типичном соединении панелей из композиционного материала:
А — иеиагружеиная панель; б — действие сдвиговых нагрузок; в —• утрированная картина деформации; А — место адгезионного (клеевого) соединения; В — распределение сдвиговых напряжений в склейке, когда сдвиговое усилие прилагается ие к стрингеру
Имеет свои преимущества в зависимости от характера и направления приложения нагрузок. На рис. 22.8 [4] представлена система сдвиговых нагрузок на типичную панель, применяемую в самолетостроении. Соединение, которое прекрасно выдерживает нагрузки при сжатии, может плохо работать на растяжение или смятие. На рис. 22.9—22.12 [5] представлены некоторые типы соединений и показаны их различия как концентраторов напряжений. Представленные схемы являются ориентировочными. Поэтому для применения в конкретных конструкциях каждый из вариантов соединения должен быть проверен дополнительными механическими испытаниями.
Типичное распределение напряжений в структурах адгезионно связанных композиционных материалов представлено на рис. 22.13. Как показано на рис. 22.14 [6], для простого нахлесточного соединения с увеличением длины перекрытия удерживающее удельное усилие возрастает пропорционально ширине, а сдвиговые напряжения в адгезионном слое остаются постоянными или даже падают. Испытания, проведенные для различных адгезивов, показывают, что материалы с низким модулем (податливые связующие) обладают большим сопротивлением сдвиговым напряжениям с ростом длины перекрытия.
Для соединений композиционных материалов в конструкции в основном используются соединения внахлест (простые или двойные). Скошенные соединения несколько эффективнее, но они либо Малотехнологичны, либо дороги в производстве. Обычно они Схема соединения |
Соотношение эпементоб |
Концентрация напряжений под действием |
||||
F2 |
М |
|||||
М |
М |
Б |
||||
Шшшш |
Б |
Б |
Б |
|||
ЧЧЧЧЧЧ |
E,=E2 |
Б |
Б |
Б |
||
W//A |
Ef>E2 |
Б |
Б |
Б |
||
ЖШШг-^ |
£1>Ег |
Б |
С |
Б |
||
ШштИ* |
Б |
М |
С |
|||
Шжш |
Е, = Е2 |
С |
М |
Б |
||
Є<>ЄЛ |
Б |
М |
Б |
Рис. 22.9. Поведение соосных плоских соединений под нагрузкой.
Обозначения концентрации напряжений^ б —» большая; м — малая; с — средняя
Используются в ремонтных работах. Однако адгезионные соединения, даже самые простые в изготовлении, не используются для основных несущих конструкций.