Способ испытания клеевого соединения на ударный сдвиг Советский патент 1983 года по МПК G01N3/303 

54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ КЛЕЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ НА УДАРНЫЙ СДВИГ

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам испытания клеевого соединения на ударный сдвиг.

Известен способ испытания клеевого соединения на ударный сдвиг, по которому образец испытуемого соединения, состоящий из двух склееных торцами прутков, закрепляют одним прутком в жесткой .опоре, а ко второму прутку прикладывают ударный крутящий момент 1.

Недостатком известного способа . является невозможность проведения испытаний клеевых соединений в услови- ях равномерно распределенных по-площади клеевого соединения касательных напряжений.

Наиболее близким к изобретению является способ .испытания клеевого соединения на ударный сдвиг, по которому образец испытуемого соединеия, состоящий из призматического или цилиндрического основания и приклеенной к- его боковой поверхности накладки, устанавливают на жесткую опору и создают ударную сдвиговую нагрузку на клеевой сло1; 2.

Сдвиговую нагрузку прикладывают к накладке маятником копра, по

чине отскока которого судят о прочности клеевого соединения.

Недостатком известного способа является нетЬчность определения прочности клеевого соединения, так как часть приложенной к образцу энергии затрачивается на неупругую деформацию накладки, величина которой может быть -сравнима с энергией разрушения

0 клеевого слоя.

цель изобретения .- повышение точности определения прочности клеевого соединения..

Цель достигается тем, что основа5ние устанавливают на опору торцом, а сдвиговую нагрузку на клеевой слой создают осевым ударом по другому торцу основания, при этом массу М, модуль Ей упругости материала и толщину Ьц накладки выбирают из условий MQ«trF., EOC. „77 Ьцд , где а - ускорение накладки при ударе;

С - статическое разрушающее

5 напряжение клеевого слояпри сдвиге; F. - площадь склейки; Е - модуль упругости материала основания;

0 толщина клеевого слоя. На чертеже представлена схема реализации способа. Способ осуществляется следующим образом. Образец испытуемого соединения, состоящий из призматического основа ВИЯ 1 и приклееной к ее боковой по верхности накладки 2, устанавливают Лгорцом 3 на жесткую опору 4, создаю сдвиговую нагрузку на клеевой слой осевыг ударомпо торцу б основания при этом массу М, модуль Е упругос ти материала и толщину hj, накладки выбирают из условий М.,.-сСР, И КА„ где а - ускорение накладки 2 при ударе; Т - статическое разрущающее,нап женив клеевого слоя 5 при сдвиге; F - площадь склейки; Е. - модуль упругости материала Ot jt основания 1; h - толщина клеевого.слоя 5. При осевом ударе по торцу 6 в ма териале основания 1 возникает плоская волна осевых нормальных напряже ний, создающая однородное поле осевых динамических деформаций, обеспе чивающее ударное сдвиговое нагружение клеевого слоя 5 при незначитель ных размерах накладки 2 по отношени к -основанию 1. Выбор массы М модуля Е упругости материала-и hj накладки 2 из указанных условий обеспечивает малые возмущения, вносимые накладкой 2 в поля напряже НИИ и деформаций в основании Т. Пример. Испытывали на ударный сдвиг клеевые соединения стекло пластика со сталью, изготовленные на основе ряда клеевых композиций различного состава, в частности вод стойких композиций. Части клеевых соединений, имеющи форму прямой призмы, вырезали в осе вом направлении из оболочки стеклопластика диаметром 700 мм, изготовленной намоткой из высокомодульной стеклонити и эпоксидного связующего со сложной схемой армирования, со стороной квадратного основания, рав ной 20 мм, и высотой 40 мм. К боковой грани призмы в центре приклеивали основанием стальной цилиндр с высотой и диаметром, равными 15 мм Испытания производили на вертикальном копре. При этом клеевое соединение устанавливает торцом призмы на стальной ишифовальной плите большой массы, а на другой ее торец сбрасывался груз массой 9 HI; с заданной последовательно увеличивающейся высоты. При испытании первого образца клеевого соединения каждого типа начальная высота сброса и ее приращение при последующих сбросах выбирались равными 5 см. За результат испытания принимается разрушающая высота Нрз сброса груза, т.е. минималь.ная высота сброса, при которой происходит отскок.накладки. При испытании последующих образцов на- чальная высота сброса принималась равной 75% от разрушающей высоты сброса груза при испытании первого образца. При этом в случае испытания клеевых композиций с низкой прочностью приращение высоты при после,дующих сбросах уменьшалось до 1 2 см. При вычислении среднего значения разрушающей высоты сброса груза в партии значение Нрд,для первого образца в расчет не принимали. Высокая чувствительность способа к свойствам клеевого слоя объясняется его существенно меньшей погрешностью в определении характеристики прочности по сравнению со способом-прототипом. При испытании обоими сопоставляемыми способами приложенная к образцу энергия Т удара расходуется наупругую деформацию Э образца, неупругую деформацию 3 образца, на разрушение 3,, клеевого слоя 5 и другие потери .. Т Э + Э + Эд + Э.При испытании способом-прототипом по образцу наносят, удар с постоянной начальной энергией Т и по углу отскока маятника определяют его остаточную энергию Т , причем T,j i Э . Измеряемая величина израсходованной энергии R- пропорциональна разности Т. - Т-г., т.е. - Т или + Э, + Э . Таким образом, в измеряемую величину помимо энергии, необходимой для разрушения Э.-j, клеевого слоя 5, входят величины Э. и Э, которые и определяют погрешность измерения. Относительная величина погрешности равна X 97.--Э4 О- -г- Поскольку величины Э и сят- от 1, величина которой постоянна, а Эдот Т не зависит, то для клеевых соединений с малой прочностью величина Эг. может оказаться соизмеримой с Э,, а погрешность очень большой. При испытании описываемым способом измеряемая величина энергии R пропорциональна полной энергии Т. удара и погрешность определяется формулой fOi 2i±l lu±2l. Т т. е. 3,j + Т .г( I Поскольку всегда , то сГ -г сГ , т.е. погрешность измерения существвенно меньше погрешности при испытании по способу-прототипу.

Формула изобретения

Способ испытания клеевого соединения на ударщай сдвиг, по которому образец испытуемого.соединения, состоящий из призматического или цилиндрического основания и приклеенной к его боковой поверхности накладки, устанавливают на жесткую опору и создаиот ударную сдвиговую нагрузку на клеевой слой, о т л и ч а ю1Д| и и. с я тем, что, с целью повышения точности определения прочности основание устанавливают на опору торцом, а сдвиговую-нагрузку на кле.евой.слой создают осевым ударом по другому торцу основания, при этом массу, М, модуль Ец упругости мате|,иала и толщину h| накладки выбирают изусловий M..«fF, Е 7 Е,

ОТ

и кл

где а .- ускорение накладки при ударе,

СГ - статическое разрушающее напряжение клеевого слоя при сдви- ге,

F - площадь склейки; Е - модуль упругости материала

ос

основания;

h - толщина клеевого слоя. Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе

5 Л., 1962, с. 57.

2.ANStZ 197.14-73. Материалы связующие и клеящие. Метод определения сопротивления удару. (прототип).