Поведение при нагружении и прочность. соединительных швов
Несмотря, на усиление пластмассы в месте расположения крепежного элемента, разрушение изделия всегда происходит в области соединения.
По сравнению с такими способами соединения, как склеивание и сварка механическое крепление лучше применять в конструкциях, работающих на расслаива - ние,
Соединения внахлестку и встык с накладками используют в конструкциях, в которых рабочие нагрузки действуют преимущественно в плоскости скрепляемых деталей. По сравнению с изгибом и сжатием растяжение является более опасным видом нагружения. При действии на соединение растягивающей нагрузки может произойти разрушение материала по линии крепежа (разрыв), срез по площадкам, параллельным приложенной нагрузке, в направлении от отверстия к кромке детали, а также смятие пластмассы стержнем крепежа, что. приводит к увеличению диаметра отверстия и выворачиванию крепежа. При нагружении вдоль волокон (например, в карбопластике) разрушение может произойти в результате раскалывания материала [169].
При сжатии нагрузка передается от одной детали к другой через стержень крепежа, и в этом случае основным видом разрушения является смятие пластмассы в области отверстия.
Наибольшая прочность соединения при растяжении достигается в том случае, когда при заданных параметрах механического крепления равновероятны смятие пластмассы стержнем болта и ее разрыв по ослабленному сечению. Характер разрушения пластмассовой детали в соединении меняется в зависимости от параметра шва. Переход от разрыва материала по ослабленному сечению к его смятию стержнем крепежа, как правило, характеризуется изломом графика зависимости v от X (здесь K=djt) [77].
Показатели абсолютной прочности изделий при механическом креплении деталей зависят в основном от размеров й расположения крепежа, а также от прочности соединяемого материала.
При испытании образцов оДносрезных заклепочных соединений стеклопластиков было установлено [46], что зависимость разрушающей нагрузки от площади поперечного сечения стержня заклепки почти линейна.
Сравнение стеклопластиков с различными связующим и наполнителем показало, что с повышением содержания стекловолокнистого наполнителя прочность изделий повышается, а при введении наполнителя другого типа (например, порошкообразного) .прочность изделия с болтовым соединением снижается. При этом стекло - текстолиты более эффективны, чем стеклопластики на основе стеклянного мата.
Испытания болтовых, соединений на прочность пока: зали, что большей несущей способностью обладают материалы на основе эпоксидных нежели чем полиэфирных связующих.- *■
Наиболее высокая прочность изделий при механическом креплении деталей из карбопластика, эксплуатирующихся в различных условиях, обеспечивается, при укладке волокон под углом 0 рад, 1,57 рад и ±0,785 рад [69,83].
Решающим фактором, определяющим прочность изделий при соединении пластмассовыми болтами и гайками, является прочность болтов. Существенна также высота гаек. В соединениях стальными болтами с пластмассовыми гайками прочность изделия возрастает линейно с увеличением высоты гайки Н до Н « 3d, где d— диаметр болта [66]. Это объясняется сочетанием низкого модуля упругости пластмассы (около 5000 МПа) и высокой жесткостью болта, в результате ч$г6 нагрузка распределяется между большим числом витков резьбы гайки.
При высоте гаек Н<Л, Ы возможно повреждение резьбы болтов, при //= (1,8—2,8) d— одинаково вероятны повреждения резьбы и разрыв болтов, при H'>2,8d^- происходит преимущественно разрыв болтов.