Диссертация (1025993), страница 19
Текст из файла (страница 19)
4.4), полученными при проведении испытаний ЭКС наоснове герметика ВИКСИНТ У-2-28 на прочность при сдвиге, проводимых настандартной разрывной машине типа LFM-50.ПолученныедиаграммыP(l)былииспользованыдляпостроенияэкспериментальных зависимостей сд ( ) в соответствии со следующимисоотношениями: сд PSиl ,hгде S – площадь клеевого соединения, h – толщина клеевого слоя.На Рис. 4.5 приведены полученные экспериментальные зависимости сд ( )(изображенные символами), построенные после обработки 5-ти партийобразцов ЭКС, изготовленных в одинаковых условиях и испытанных прикомнатной температуре, а также расчетные зависимости сд ( ) , полученные с138помощью соотношений (4.8) и (4.9), изображенные соответственно синейштриховой и красной сплошной линиями.Рис.
4.4. Пример экспериментальной диаграммы «нагрузка-перемещение»,получаемой на стандартной разрывной машине типа LFM-50 при проведениииспытаний образцов ЭКС на прочность при сдвигеИз Рис. 4.5 видно, что кривые, полученные согласно (4.8) и (4.9),находятся в удовлетворительном согласии экспериментальными кривымивплоть до разрушения ЭКС.Таким образом, предложенный в настоящей работе методический подходк оценке работоспособности ЭКС конструкций ЛА на основе герметикаВИКСИНТУ-2-28сучетомбольшихдеформацийгерметика,эксплуатирующихся в кратковременном режиме, а также полученныеопределяющие соотношения (4.8) и (4.9) могут быть использованы дляпрогнозирования потери работоспособности ЭКС возникающей по причинеразвития недопустимого уровня сдвиговой деформации. При этом показано,что материальные параметры, входящие в определяющие соотношения, судовлетворительной точностью могут быть установлены на основаниирезультатов испытаний плоских образцов адгезива на растяжение, чтопозволяет проводить качественную оценку работоспособности ЭКС и139осуществлятьвыбортогоилииногоадгезиваещедопроведениядорогостоящего этапа склейки и сборки образцов ЭКС.Рис.
4.5. Экспериментальные (символы, соединенные линиями) ирасчетные (синяя штриховая линия – потенциал Трелоара, красная сплошнаялиния – потенциал Муни-Ривлина) зависимости сдвиговой деформации ЭКСна основе герметика ВИКСИНТ У-2-28 от величины прикладываемогонапряжения сдвига сд4.2. Ползучесть клеевого соединения при продолжительных нагрузкахДля проведения исследований ползучести клеевых соединений на основегерметика ВИКСИНТ У-2-28 была изготовлена партия стандартных образовЭКС в количестве 200 штук (Рис. 4.6). Все образцы ЭКС были изготовлены водинаковых условиях окружающей среды по единой технологии. Испытанияобразцовнаползучестьпроводилисьнасозданнойлабораторнойиспытательной установке во втором варианте исполнения, позволяющемосуществлять теплосиловое воздействие на ЭКС.140Рис.
4.6. Образцы ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28 дляисследований работоспособности с учетом ползучести герметикаБолее подробное описание установки приведено в п. 3.2 предыдущейглавы.4.2.1. Методика проведения испытаний на ползучесть при сдвигеДля проведения испытаний на ползучесть ЭКС в условиях статическоготеплосилового воздействия разработана методика испытаний, предполагающаявыполнение следующей последовательности действий:1. Для каждого образца ЭКС производится измерение площади склейки S итолщины клеевого шва h. Эти данные используются для расчета массыподвешиваемого груза и пересчета линейного перемещения подложки образцав сдвиговую деформацию при обработке экспериментальных данных ипостроении кривых ползучести.2.
Испытуемый образец, с закрепленной к металлической подложке 1пластиной 2, предназначенной для фокусировки луча лазерного датчика,устанавливается в фиксатор 4 с помощью прижимных винтов 6 и крепится к141стойке 5 (Рис. 4.7). При монтаже образца необходимо обеспечивать зазормежду торцом фиксатора и плоскостью металлической подложки образца длябеспрепятственногосдвиговогоперемещенияпластины1впроцессенагружения.3. После монтажа испытуемого образца устанавливается специальныйсъемный индукционный нагреватель 8, который крепится с помощьюнаправляющего кольца 9. Верхняя часть пластины 2 устанавливается вспециальное окно промежуточного нагревательного элемента 10, после чего наторце пластины осуществляется фокусировка луча 11 триангуляционноголазерного датчика 12 (Рис. 4.8).Рис.
4.7. Монтаж испытуемого образца в испытательную установку:1 – металлическая подложка образца; 2 – пластина для фокусировки лучалазерного датчика; 3 – клеевой слой образца; 4 – фиксатор; 5 – стойка;6 – прижимные винты; 7 – термопара; 8 – специальный съемный индукционныйнагреватель; 9 – направляющее кольцо4.
Далее производится настройка и запуск программы, регистрирующейпоказания лазерного датчика и проверяется нормальное функционированиепроцесса опроса датчика и корректность его показаний.1425. Производится запуск системы нагрева и осуществляется нагревиспытуемого образца до заданного значения температуры, а также еговыдержка в течении пяти минут.6. После выхода установки на заданный температурный режим и выдержкивключаетсясистемаизмеренияирегистрациивеличинысдвиговогоперемещения, и к испытуемому образцу путем подвешивания к груза заданноймассы прикладывается статическая сдвиговая нагрузка. Для исключения резкихвоздействий на образец для подвешивания груза используется гидроцилиндрвилочной тележки типа АВТ.Рис. 4.8.
Фокусировка лазерного датчика перемещения: 8 – специальныйсъемный индукционный нагреватель; 10 – промежуточный нагревательныйэлемент с окном; 11 – луч лазерного датчика; 12 – триангуляционный лазерныйдатчик перемещения; 13 – направляющая для фиксирования съемногоиндукционного нагревателя при монтаже/демонтаже испытуемого образца1437.
Образец выдерживается в заданных теплосиловых условиях до моментаразрушения адгезива, при этом в процессе всего времени нагруженияосуществляется измерение и регистрация сдвигового перемещения. Периодизмерения перемещения датчиком составляет 0,01 секунды.8. После разрушения образца измерение и регистрация сдвиговогоперемещения Δx прекращается и сохраняется полученная зависимость Δx(t)(Рис.
4.9).Рис. 4.9. Пример получаемой на испытательной установке зависимостисдвигового перемещения Δx от времени t (Т=300 °С и τсд=0,26 МПа)9. Детали разрушенного образца удаляются из элементов испытательнойустановки и установка подготавливается к испытанию следующего образца.10. На основании полученной зависимости сдвигового перемещения отвремени Δx(t) строиться экспериментальная кривая сдвиговой ползучести ЭКСγ(t) (Рис.
4.10), путем дискретной выборки по времени значений Δxi и расчетасоответствующего значения γi согласно соотношению:i xi,hгде h – толщина клеевого слоя испытуемого образца ЭКС.144Таким образом, результатом испытаний на ползучесть ЭКС согласновышеописанной методике является построение семейства экспериментальныхзависимостей сдвиговой ползучести ЭКС от времени нагружения, то естькривыхсдвиговойползучести,дляразличныхпараметровзаданноготеплосилового воздействия (напряжения сдвига и температуры).Рис. 4.10.
Экспериментальная кривая сдвиговой ползучести ЭКС на основегерметика ВИКСИНТ У-2-28, построенная по полученной зависимости Δx(t)(Рис. 4.9)4.2.2. Результаты испытаний клеевых соединений на ползучесть присдвигеВ ходе проведенных экспериментальных исследований в соответствии сразработанной методикой испытаны на ползучесть образцы ЭКС на основегерметика ВИКСИНТ У-2-28 при различных уровнях сдвиговой нагрузки иследующих температурах: 200 °С, 220 °С, 240 °С, 260 °С, 280 °С, 300 °С,320 °С.На Рис. 4.11 представлены полученные экспериментальные кривыесдвиговой ползучести для разных режимов теплосилового нагружения.145а)б)в)г)д)е)146ж)Рис.
4.11. Экспериментальные кривые сдвиговой ползучести ЭКС наоснове герметика ВИКСИНТ У-2-28 полученные на испытательной установкепри различных режимах теплосилового воздействияДля аналитического описания ползучести ЭКС использовались два типаопределяющих соотношений:с использованием наследственной теории Больцмана-Вольтерра согласно(2.25)m t сд (t ) 0 1 exp t , (4.10)и с использованием прикладной теории ползучести согласно (2.26)13 (t ) ln(1 t ) kt ,(4.11)более подробно рассмотренных во второй главе настоящей работы.Параметры материала для соотношений (4.10) и (4.11) определялисьметодомнаименьшихквадратовсиспользованиемполученныхэкспериментальных кривых ползучести. В Таблице 4.1 приведены полученныезначения параметров ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28.На Рис.
4.12 приведены расчетные кривые ползучести, полученные спомощью соотношений (4.10) и (4.11) после определения параметров, а также147экспериментальные кривые ползучести, построенные путем дискретнойвыборки по времени согласно методике (см. п. 4.2.1).Таблица 4.1Параметры ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28Температу Напряжениера Т, °Ссдвигаτ12, МПа2002202402602803003201,001,101,251,400,70,91,01,10,70,80,91,00,60,70,80,90,40,50,60,80,200,250,350,450,120,200,250,30mη, х102МПа·с0,200,300,350,400,200,300,350,400,200,250,300,500,40,50,60,70,40,60,70,80,50,60,70,80,30,30,40,433176,62,38,4541,514,18,24,51,79,82,31,30,52,71,250,91,01,01,00,40,70,360,360,420,45Θ, сβ, с3k,х10-3 c-111,627,546,71101,72,85,711,82,12,53,04,51,31,41,93,20,51,01,70,010,040,072,00,20,40,50,90,10,71,02,50,010,51,03,01,02,35,010,450,850,901,501,51,35,14,240,600,801,902,34,05,00,20,30,450,70,8148а)б)149в)г)150д)е)151ж)Рис.
4.12. Экспериментальные кривые ползучести ЭКС на основегерметика ВИКСИНТ У-2-28 (изображенные символами) и расчетные кривыеползучести, полученные согласно соотношению (4.10) – сплошные линии исоотношению (4.11) – пунктирные линииИз Рис. 4.12 видно, что соотношения (4.10) и (4.11), с удовлетворительнойточностью позволяют описывать процесс развития первых двух стадийсдвиговой ползучести ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28 в диапазонетемператур (200÷320) °С. Однако стоит отметить, что соотношение (4.10),полученное на основе наследственной теории показывает более точно согласиес экспериментальными данными на участке кривой, соответствующей первойстадии ползучести.Таким образом, предложенный метод и полученные определяющиесоотношения могут быть использованы при оценке работоспособности ЭКСконструкцийЛА,эксплуатируемыхтеплосилового воздействия,вусловияхпродолжительногодля описания развивающейся деформацииползучести эластомерного адгезива вплоть до момента потери устойчивостиЭКС (до момента наступления третьей стадии ползучести).152Однако для прогнозирования наступления момента потери устойчивостиЭКС, соответствующего потери его работоспособности при ползучестиадгезива, необходимо провести исследования длительной прочности идолговечности ЭКС в условиях продолжительного теплосилового воздействия.4.3.
Длительная прочность и долговечность клеевых соединенийДля проведения экспериментальных исследований долговечности ЭКС наоснове герметика ВИКСИНТ У-2-28 было изготовлено 30 партий стандартныхпо 12 штук в каждой партии (всего 360 образцов, Рис. 4.13). Образцыпредставляли собой клеевое соединение стеклокерамической призмы изматериала ОТМ-357 и металлической пластины из сплава 32НКД. Клеевоесоединение осуществлялось с помощью герметика ВИКСИНТ У-2-28.Рис. 4.13. Образцы ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28изготовленные для проведения экспериментальных исследований длительнойпрочности и долговечности153Все образцы изготавливались в одинаковых условиях окружающей средыпо единой технологии, а именно, склейка образцов проводилась в течении 24-хчасов в специальном приспособлении при температуре 19 ± 5°С иотносительной влажности воздуха от 45 до 65 %.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
