Диссертация (Разработка методов и совершенствование технических средств оценки работоспособности эластомерных клеевых соединений конструкций летательных аппаратов), страница 8

Динамика изменения скорости полета ЛА ракетно-космическойтехникиТакповышениескоростиполетасовременныхЛАприводиткувеличению уровня теплосиловых нагрузок, испытываемых конструкцией ЛАв полете, зачастую приводя к эксплуатации ее элементов в экстремальныхусловиях (продолжительные теплосиловые нагрузки при повышенныхтемпературах,комплексныетермовибрационныеитермовакуумныевоздействия). Особенно остро это относится к головным элементамконструкции ЛА, к которым относятся обтекатели.Увеличение высоты и дальности полета ЛА влечет за собой увеличениепродолжительности воздействия эксплуатационных нагрузок на узлы иагрегаты конструкций ЛА, включая узел эластомерного клеевого соединения«оболочка – шпангоут», во многом определяющий работоспособностьконструкции РПО.Таким образом, постоянное увеличение ТТХ современных и вновьразрабатываемых ЛА приводит к повышению уровня эксплуатационныхнагрузок на узлы и агрегаты конструкции ЛА, а также увеличениюпродолжительности действия этих нагрузок.

И если время эксплуатации узлаэластомерного клеевого соединения «оболочка – шпангоут» РПО болееранних конструкций ЛА составляло порядка 60÷80 секунд, то у современныхконструкций это время достигает значений 20 минут и более. При этом узелЭКС работает при критических для эластомера температурах (свыше 300 °С).50В этих условиях, как подробно описано в пункте 1.1, проявляются,реологические свойства эластомеров (развитие деформации ползучести,релаксация напряжений, зависимость прочностных свойств от временивоздействия и т.д.), что неизбежно приводит к снижению работоспособностиузла ЭКС конструкции обтекателя и, как следствие, всего ЛА.Ввиду специфики эксплуатации ЭКС в конструкциях современныхвысокоскоростных ЛА получение точной оценки работоспособности ЭКСтолько теоретическими методами весьма затруднительно.

В этом случае,единственным способом надежной и достоверной оценки работоспособностиЭКС являются экспериментальные методы и технические испытательныесредства, используемые для реализации экспериментальных методов.1.3.2 Методы и технические испытательные средства оценкиработоспособности клеевых соединений конструкций ЛАПод работоспособностью агрегата или элемента конструкции понимаюттакое техническое состояние, при котором конструкция способна выполнятьзаданную функцию в соответствии с назначением [142]. Применительно кавиационным конструкциям, эквивалентным термином, часто используемымнапрактике,являетсянесущаяспособностьконструкции,котораяопределяется нагрузкой, приводящей конструкцию к предельному состоянию.При этом под предельным состоянием конструкции понимают состояние, прикоторомконструкцияперестаетудовлетворятьэксплуатационнымтребованиям, то есть либо теряет способность сопротивляться внешнимвоздействиям и разрушается, либо приобретает недопустимо большуюдеформацию [143].ПрименительнокЭКСконструкцийЛАпричинойпотериработоспособности может служить разрушение клеевого соединения илиразвитие недопустимого уровня деформации.51Касательно разрушения существует три основных типа разрушенияклеевых соединений [23]: когезионное, адгезионное и смешанное (Рис.

1.13).Под когезионным разрушением КС понимают разрушение самогоадгезива (разрушение по клеевому шву, Рис. 1.13, а) или разрушение посубстрату (Рис. 1.13, б). Когезионное разрушение КС по клеевому швуявляется наиболее показательным типом разрушения, поскольку даетобъективное представление о прочностных характеристиках используемогоадгезива.Адгезионное разрушение КС (Рис.

1.13, в) характеризует способностьадгезива взаимодействовать с поверхностью субстратов и во многом можетявлятьсяпоследствиемнизкогокачестваподготовкисклеиваемыхповерхностей.а)б)в)г)– адгезивРис.1.13.Основныеа) – когезионноетипы– субстратразрушенияклеевогосоединения:по клеевому слою; б) – когезионное по субстрату;в) – адгезионное; г) – смешанное (адгезионно-когезионное)О смешанном разрушении КС (Рис. 1.13, г) говорят тогда, когданаблюдается одновременное сочетание когезионного и адгезионного типовразрушения. Данный тип разрушения также может говорить о низком качествеподготовки склеиваемых поверхностей, а также о некорректном выбореметода испытаний клеевого соединения или некорректном применении52методики проведения испытаний.Характер разрушения КС, как правило, устанавливается методамивизуальногоосмотра,фактографическогоанализа,измерениемузласмачивания поверхностей или анализа характера цвета поверхности.Вопросы, связанные с технологией склейки, качеством подготовкиповерхностей субстратов и обеспечения заданного уровня адгезии, в рамкахнастоящей работы не исследовались, поскольку данные вопросы выходят запределы работы и являются предметом отдельного самостоятельного научнотехнического исследования.ДляоценкипрочностныхидеформационныххарактеристикКСразличного типа в настоящее время существует большое количествостандартизированных методов.

Основные отечественные и зарубежныестандарты, использующиеся на практике приведены в Таблице 1.2.Таблица 1.2Основные стандарты, применяемые при оценке прочностных идеформационных характеристик КС различного типаНормативный документГОСТ 14759-91Клеи. Метод определения прочности присдвигеASTM D1002Стандартный метод определенияпрочностных свойств клеевых соединений насдвиг при растяженииОСТ 1 90331-82Клеи. Метод определения прочности присдвиге клеевых соединений пленочных иэластичных декоративных материаловРТМ 1.2.119-88Клеи.

Метод определения прочности присдвиге клеевого соединения полимерногоматериала с металломРТМ 1.2.126-86Клеи. Метод определения прочности присдвиге клеевых соединений листовыхнеметаллических материаловОпределяемый параметр,обозначение [размерность]Прочность при сдвиге,τсдв [МПа]53ГОСТ 410-77Определение прочности связи резины сметаллом при сдвигеASTM 905Метод определения прочностных свойствклеевых соединений при сдвиге сжимающейнагрузкойASTM D2295Метод определения прочностных свойствклеевых соединений на сдвиг прирастяжении при повышенных температурахASTM D2557Метод определения прочностных свойствклеевых соединений при сдвиге в интервалетемператур от -267,8 до – 55 °СASTM D3528Метод определения прочностных свойствклеевых соединений при сдвигерастягивающей нагрузкой на образцах сдвойной нахлесткойASTM D3983Метод определения прочности и модулясдвига эластичных клеев при испытании насдвиг при приложении растягивающейнагрузки для толстого образца с нахлесткойASTM D4027Метод определения механических свойствпри сдвиге материалов из конструкционныхклеев с использованиемусовершенствованного испытания рельсов наизгибASTM D4501Метод определения прочности при сдвигеклеевых соединений в случае использованиядвух жестких субстратов, используя методсдвига брускаASTM D4896Рекомендации по использованию результатовиспытания одиночного нахлесточногоклеевого соединенияASTM D5656Стандартный метод испытания клеевыхсоединений внахлестку толстыхметаллических субстратов для оценкихарактеристики «напряжение - деформация»при сдвигеASTM Е229Метод определения прочности при сдвиге иПрочность при сдвиге,τсдв [МПа]Прочность при сдвиге,τсдв [МПа]54модуля сдвига конструкционных клеевГОСТ 15613.5-79Древесина клееная массивная.

Методыопределения предела прочности зубчатыхклеевых соединений при растяженииМММ-А-132Федеральный стандарт: жаростойкиеадгезивы авиаконструкций при соединенииметалл-металлРТМ 1.2А.015-99Методы механических испытаний клеевыхсоединений металлов. 2.1. Определениепрочности при равномерном сдвигеГОСТ 14760-85Клеи. Метод определения прочности приотрывеASTM D897Метод определения прочности клеевыхсоединений при равномерном отрывеГОСТ 209-75Резина и клеи.

Методы определенияпрочности связи резины с металлом приотрывеРТМ 1.2А.015-99Методы механических испытаний клеевыхсоединений металлов.2.2. Определение прочности приравномерном отрыве на образцах типакрестовинРТМ 1.2А.015-99Методы механических испытаний клеевыхсоединений металлов.2.3. Определение прочности при совместном действиикасательных и нормальных напряженийОСТ 1 90016-71Клеи. Метод определения прочность принеравномерном отрывеРТМ 1.2А.015-99Методы механических испытаний клеевыхсоединений металлов.2.6 Определение прочности нанеравномерный отрыв при изгибеГОСТ 6768-75Резина и прорезиненная ткань. Методопределения прочности связи между слоямипри расслаиванииОСТ 1 90152-74Клеи резиновые.