Повышение жесткости нахлесточных клеемеханических соединений, армированных самонарезающими винтами

Автор: Шакиров Александр Александрович, Халилова Рамзиля Газимовна, Сапожников Сергей Борисович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Рубрика: Расчет и конструирование

Статья в выпуске: 4 т.14, 2014 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрен метод повышения жесткости нахлесточных клеемеханических соединений стеклопластика и металла с использованием армирования в трансверсальном направлении самонарезающими винтами. Суть метода - заполнение зазоров между резьбовым элементом и стенкой отверстия полимером (эпоксидной смолой холодного отверждения). Это приводит к залечиванию микротрещин, возникающих в композитном материале после вворачивания самонарезающего винта и увеличению эффективной площади контакта винтов и соединяемых деталей. Стеклопластик исследуемых образцов соединений получен методом контактного формования на основе полиэфирной смолы и стекломата плотностью 300 г/м2, стальные пластины - из горячекатаного листа марки Ст3пс. Клеевой слой толщиной 3 мм - полиуретановый конструкционный клей-герметик. Армирующие трансверсальные элементы - стальные самонарезающие винты диаметром 2,5 мм. Испытания на циклическое растяжение-сжатие в продольном направлении проведены для 15 исходных и 15 модифицированных образцов (по 5 на каждом из 3 уровней нагрузки: 500, 600 и 700 Н). Условием достижения предельного состояния было принято: для исходных образцов - увеличение их податливости на 30 % по сравнению с начальным состоянием; для модифицированных образцов - достижение той же податливости, что у исходных образцов. Результаты испытаний показали, что в среднем модифицированные образцы демонстрируют на 35 % большую эквивалентную жесткость (отношение размаха нагрузки к размаху петли гистерезиса диаграммы испытаний), чем необработанные. При этом для обоих типов образцов темпы снижения жесткости соединения монотонно уменьшаются, оценки показывают, что стабилизация процесса деформирования образцов возможна после нескольких сотен циклов.

Еще

Нахлесточное клеемеханическое соединение, композит, самонарезающий винт, кинетика циклического деформирования, залечивание микроповреждений

Короткий адрес: https://sciup.org/147151671

IDR: 147151671

Список литературы Повышение жесткости нахлесточных клеемеханических соединений, армированных самонарезающими винтами

  • Vaidya U. Composites for Automotive, Truck and Mass Transit: Materials, Design, Manufacturing. USA, DEStech Publ. Inc., Lancaster, 2010. 433 p.
  • Tong L., Steven G.P. Analysis and Design of Structural Bonded Joints. Kluwer Academic Publishers Group, 2006. 288 p.
  • Matsuzaki R., Shibata M., Todoroki A. Reinforcing an Aluminum/GFRP Co-Cured Single Lap Joint Using Inter-Adherend Fiber. Composites: Part A, 39, 2008, pp. 786-795.
  • Heslehurst R. Design and Analysis of Structural Joints with Composite Materials. USA, DEStech Publications, 2013. 464 p.
  • Son H.-G., Park Y.-B., Kweon J.-H., Choi J.-H. Fatigue Behaviour of Metal Pin-Reinforced Composite Single-Lap Joints in a Hygrothermal Environment. J. Composite structures, 2014, № 108, pp. 151-160.
  • Grassi M., Cox B., Zhang X. Simulation of Pin-Reinforced Single-Lap Composite Joints. J. Composites Science and Technology, 2006, № 66, рp. 1623-1638.
  • Heimbs S., Nogueira A.C., Hombergsmeier E., May M., Wolfrum J. Failure Behaviour of Composite T-Joints with Novel Metallic Arrow-Pin Reinforcement. J. Composite Structures, 2014, № 110, pp. 16-28.
  • Kelly G. Quasi-Static Strength and Fatigue Life of Hybrid (Bonded/Bolted) Composite Single-Lap Joints. J. Composite Structures, 2006, № 72, pp. 119-129.
  • Barut A., Madenci E. Analysis of Bolted-Bonded Composite Single-Lap Joints under Combined in-Plane and Transverse Loading. J. Composite Structures, 2009, № 88, pp. 579-594.
  • Hai N.D., Mutsuyoshi H. Structural Behavior of Double-Lap Joints of Steel Splice Plates Bolted/Bonded to Pultruded Hybrid CFRP/GFRP Laminates. J. Construction and Building Materials, 2012, № 30, pp. 347-359.
  • DiFranco G., Fratini L., Pasta A. Analysis of the Mechanical Performance of Hybrid (SPR/Bonded) Single-Lap Joints Between CFRP Panels and Aluminum Blanks. International Journal of Adhesion & Adhesives, 2013, № 41, pp. 24-32.
  • Mossalam Ayman S. Design Guide for FRP Composite Connections. Reston VA, American Society of Civil Engineers, 2011. 601 p.
  • Hollaway L.C. Polymers and Polymer Composites in Construction. London, T. Telford, 1990. 275 p.
  • Гузеев В.И., Шаламов П.В. Прочность резьбового соединения на срез в отверстиях с отбортовками, образованных вращающимся пуансоном в тонколистовых заготовках. Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2012. № 19. C. 209-213.
  • Sikaflex ® -265 DG-3. Техническое описание продукта. М., ООО «Зика», 2009. Версия 2. 2 с.
  • Шуруп-саморез универсальный UK. http://metall.nk-groupltd.ru/SHURUP-SAMOREZ-UNIVERSALNIJ-UK.html.
Еще
Статья научная