Линейные дифференциальные напряжения в соединениях (термические напряжения)
Повышенная температура эксплуатации деталей, содержащих соединения, приводит к возрастанию термических напряжений, особенно если коэффициенты линейного расширения отдельных элементов не совпадают. Кроме того, напряжения вырастают еще и потому, что линейные коэффициенты термического расширения адгезионного слоя не совпадают со значениями того же параметра соединяемых элементов. Особенно значительны эти различия, если одним из элементов соединения является металл. Так как структурные элементы конструкции должны работать 394
Схема соединения |
Соотношение элементов |
Концентрация напряжений nod действием |
|||
Fi |
F2 |
М |
|||
\Ч\ЧЧ\ЧЧХІ |
Б |
Б |
Б |
||
У/////////Л |
Е,>Е2 |
Б |
Б |
Б |
|
І |
Б |
Б |
Б |
||
V/AP////A |
Ef>E, |
С |
С |
Б |
|
£,= £г |
Б |
Б |
С |
||
Ј<>Јz |
С |
С |
С |
||
Е, = Е2 |
Б |
М |
Б |
||
Е1>Ег |
Б |
М |
Б |
||
Е,= £2 |
С |
М |
Б |
||
£,>£, |
С |
М |
Б |
> Wn M *
Рис. 22.10. Поведение асимметричных нахлесточных соединений под нагрузкой (обозначении — см. подпись к рис. 22.9)
В широком диапазоне температур, существование температурных напряжений должно обязательно учитываться. Типичные градиенты напряжений для различных термодеформационных характеристик показаны на рис. 22.15 [6]. Аналитическая оценка средних сдвиговых напряжений, возникающих в соединении, дается выражением
Д7* jtXj — Д 7*гаг
Т° ~ (1/£х) + (1 /£,) '
Где т0 — среднее сдвиговое напряжение; Elt Ег — модули упругости соединяемых структур; аь а2 — коэффициенты линейного расширения тех же структур; А7, АТг — различия температур элементов соединения и температуры отвержденного адгезива.
395
Схема соединения |
Жесткость подложек |
Концентрация напряжений под действием |
||||
Fi |
Ь |
Рі>Р2 |
Р2>Рі |
М |
||
Е* Рг Ц^/^кччччч^ ) |
Е,=Ег |
М Б |
М Б |
М м |
М Б |
М Б |
Ј<<E2 |
Б |
Б |
Б |
■М |
Б |
|
J Е< Е2 pi ' |
E2t2 d, d2 Ј, tf > E2t2 di d2 E, t, < І2І2 df d2 |
Б Б Б |
Б Б Б |
М Б М |
М М Б |
Б Б Б |
І^^ЖЙ^^ЖІ |
£,*, _ E2t2 di d2 |
Б |
Б |
М |
М |
М |
Eftt > E2t2 di d2 |
Б |
М |
Б |
М |
Б |
|
(SS^W^W^ J f't,,t, a f - H |
^t і < E2t2 di d2 |
Б |
М |
М |
Б |
Б |
1 M |
D, d2 E, ti э E2t2 di d2 E^i E2t2 di d2 |
Б Б Б |
М М М |
М Б М |
(І М М |
Б Б Б ^ |
Рис. 22.11. Поведение трубчаты* соединений под нагрузкой (обозначения — см. подпись к рис. 22.9)