Диссертация (1025993), страница 20
Текст из файла (страница 20)
После этого образцывыдерживались при нормальной температуре и влажности воздуха в течении72-х часов.Толщина клеевого слоя изготовленных образцов определялась методомвычета путем измерения толщины деталей образца до и после склейки исоставила 0,40 ± 0,01 мм для всех испытуемых образцов.4.3.1. Методика проведения испытаний на долговечность пристатическом теплосиловом воздействииИспытанияЭКС на долговечность в условияхпродолжительногостатического теплосилового воздействия предлагается проводить в два этапа.На первом этапе определяется кратковременная прочность при сдвиге киспытываемого ЭКС для каждого уровня температуры T, при которомпредполагается определение долговечности данного ЭКС. Испытания накратковременную прочность проводятся посредством стандартной разрывноймашины согласно требованиям ГОСТ 25717-83 с помощью существующихметодик определения кратковременной прочности.На втором этапе испытаний определяется долговечность ЭКС в условияхстатического теплосилового воздействия.Для проведения испытаний на долговечность ЭКС разработана методика,предполагающая выполнение следующей последовательности действий:1.
При подготовке к испытаниям на долговечность ЭКС проводитсясквозная нумерация всех образцов, после чего для каждого значениятемпературы испытаний Tj отбирается по 15 образцов, и к их нумерации154добавляется индекс j, означающий ту или иную температуры испытаний.2. Испытания на долговечность каждой группы образцов проводятся при5-ти различных значениях сдвигового напряжения τсдi. Сдвиговое напряжениеτсдi для каждого i-го образца определяется исходя из соотношения: i K i кj ,(4.13)где Ki – коэффициент нагрузки, определяемый долю сдвигового напряженияпри испытаниях на долговечность от кратковременной прочности при сдвиге τk;τkj – кратковременная прочность при сдвиге ЭКС, определенная притемпературе Tj.Какправило,приопределениидолговечностиконструкций,изготовленных на основе жестких материалов, значение коэффициентанагрузки Ki, меняется диапазоне (0,9÷0,4), однако для эластомерныхматериалов, особенно при повышенных температурах Ki может приниматьсущественно меньшие значения.
При определении долговечности ЭКСконструкцийЛАпродолжительностикоэффициентнагрузкиэксплуатационногорежимавыбираетсяисходяЭКС конкретногоизтипаконструкции ЛА. При проведении испытаний на долговечность ЭКС впервыедля исследуемого адгезива допускается корректировка значения коэффициентанагрузки Ki в процессе проведения испытаний с целью получения адекватныхзначенийдолговечностиЭКСсопоставимыхспродолжительностьюэксплуатационного режима конструкции ЛА.3.
После определения коэффициентов нагрузки Ki для температурыиспытаний Тj и вычисления согласно (4.13) соответствующих значенийсдвигового напряжения τсдi определяются массы подвешиваемых грузов mi длякаждого образца согласно следующему выражению:mi K i kj S ig,(4.14)155где Si – площадь клеевого соединения i-го образца, g – ускорение свободногопадения.4. После определения параметров силового нагружения испытуемыйобразец 1 (Рис.4.14) подготавливается к монтажу в испытательную установку,для чего на металлическую подложку 2 образца 1 с помощью винта 3 крепитсяпластина 4, к которой прикладывается сдвиговая нагрузка. Толщина пластины 4равна толщине клеевого слоя 5 образца ЭКС, чтобы плоскость приложениянагрузки лежала в плоскости сечения клеевого шва в середине его толщины дляобеспечения равномерного сдвигового напряжения в клеевом слое.Рис.
4.14. Подготовка образца ЭКС к монтажу в испытательную установку:1 - образец ЭКС; 2 - металлическая подложка образца; 3 - крепящий винт;4 - пластина для приложения сдвиговой нагрузки; 5 - клеевой слой; 6 - пластинадля фокусировки луча лазерного датчика5. ДалееобразецЭКСустанавливаетсякерамическойпризмойвфиксатор 1 испытательной установки (Рис. 4.15), при этом пластина 4 проауска-156ется сквозь окно в опорной плите, как показано на Рис. 4.15.Рис. 4.15.
Монтаж испытуемого образца в испытательную установку:1 - фиксатор; 2 - металлическая подложка образца ЭКС; 3 - термопары;4 - пластина для приложения сдвиговой нагрузки; 5 - пластина для фокусировкилуча лазерного датчика; 6 - направляющий цилиндр для установки индуктора впроцессе монтажа/демонтажа образца6. После монтажа образца ЭКС устанавливается съемный индукционныйнагреватель и осуществляется запуск системы нагрева. Нагрев проводится дозаданного уровня температуры Тj, после чего образец выдерживается в притемпературе Тj в течении 5 минут.7.
По окончанию выдержки образец ЭКС подвергается действию заданногостатического сдвигового напряжения τсдi путем подвешивания к пластине 4груза массы mi рассчитанной согласно (4.14), при этом начинается отсчетвремени.1578. Образец в нагруженном состоянии выдерживается до момента егоразрушения, Погрешностью уровня поддержания температуры не более ±1 °С.В момент разрушения образца отсчет времени останавливается.9.
Детали разрушенного образца удаляются, и установка подготавливаетсяк проведению испытаний следующего образца.10. Долговечность ЭКС t*i при сдвиговом напряжении τсдi равна времени,прошедшему с момента нагружения образца ЭКС до момента его разрушения.11. Определениедолговечностидляt*iкаждогозначенияτсдi итемпературы Тj проводится на трех образцах ЭКС, после чего рассчитываетсясреднее значение t *i согласно выражению:3t *i ti 13*i.12.
Среднее значение долговечности t *iопределяетсяЭКС при температуреТjдля каждого значения сдвигового напряжения τi, после чегостроится экспериментальная зависимость t * ( сд ) для температуры Тj.13. Послепостроенияэкспериментальнойзависимостиt * ( сд )длятемпературы Тj пункты 5-10 настоящей методики повторяются для следующейтемпературы.Таким образом, результатом испытаний ЭКС на долговечность являетсяпостроение семейства экспериментальных зависимостей долговечности ЭКС t*от величины сдвигового напряжения τсд для каждого значения температуры T.4.3.2.ЭкспериментальнаяотработкаметодикииспытанийнадолговечностьПроведена экспериментальная отработка предложенной методики158испытаний на долговечность при продолжительном статическом теплосиловомвоздействии на образцах ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28.Испытания образцов на долговечность проводились температурномдиапазоне (200÷340) °С.
Выбор данного температурного диапазона обусловлентемпературой эксплуатации ЭКС в конструкциях ЛА при различных режимах.Из данного температурного диапазона выбраны восемь значений температурыТj, таким образом, испытания проводились при температурах: 200 °С, 220 °С,240 °С, 260 °С, 280 °С, 300 °С, 320 °С, 340 °С.Согласно методике проведения испытаний отобрано и пронумеровано 168образцов, распределенных согласно Таблице 4.2.Таблица 4.2Распределение отобранных образцов ЭКС для испытаний на долговечностьТемператураиспытанийКоличествообразцов дляопределениякратковременнойпрочности ЭКС τkjКоличество образцов для определениядолговечности ЭКСt*iτсд1τсд2τсд3τсд4τсд5jТj, °С63333312006333332220633333324063333342606333335280633333630063333373206333338340633333Всего:48120Испытания на кратковременную прочность при сдвиге проводились пометодике разработанной согласно требованиям ГОСТ 25717-83 и используемойв производственном процессе.
Испытания проводились на разрывной машине159типа LFM-50. Результаты испытаний приведены в Таблице 4.3.Таблица 4.3Результаты испытаний на кратковременную прочность при сдвигеобразцов ЭКС на основе герметика ВИКСИНТ У-2-28Температура, °ССредняякратковременнаяпрочность при сдвиге2002202402602803003203402,772,222,201,961,941,761,230,970,290,140,180,100,110,100,160,06 к , МПаПогрешность±Δ к , МПаРезультаты испытаний на кратковременную прочность использовались дляопределения значений коэффициента нагрузки Ki для каждого значениятемпературы Тj, после чего согласно (4.13) и (4.14) рассчитывалось сдвиговоенапряжение и масса подвешиваемого груза соответственноВ Таблице 4.4 приведены значения коэффициента нагрузки Ki, сдвиговогонапряжения τсдi и массы подвешиваемого груза mi для каждого режиматеплосилового нагружения ЭКС.Таблица 4.4Расчет массы подвешиваемого грузаТемпература Тj,°СКратковременная прочностьпри сдвиге τkj,МПа2002,772202,22Коэффициент нагрузкиKi, х100 %от τkj0,580,520,500,450,400,500,450,400,350,30Сдвиговоенапряжениеτсдi, МПа1,601,431,391,251,111,111,000,890,780,67Масса грузаmi, кг48,042,941,737,533,333,330,026,723,420,1160Таблица 4.4 (продолжение)2402,202601,962801,943001,763201,233400,970,450,430,400,350,300,450,400,350,320,300,450,400,350,300,250,300,250,200,150,100,250,230,200,150,100,200,150,100,050,031,000,950,880,770,660,880,780,690,630,590,870,750,700,580,490,500,440,350,260,180,310,270,250,180,120,180,130,100,050,0330,028,536,423,119,836,423,420,718,917,726,122,521,017,414,715,013,210,57,85,49,38,17,55,43,65,43,93,01,50,9В соответствии с приведенными в Таблице 4.4 режимами на лабораторнойустановке проведены испытания образцов ЭКС на долговечность припродолжительномстатическомтеплосиловомвоздействиивдиапазонетемператур (200÷340) °С согласно вышеописанной методике испытаний.Фотографии образцов после проведения испытаний приведены наРис.
4.16. Анализ образцов ЭКС после испытаний показывает, что разрушениеклеевого слоя имеет когезионных характер, что свидетельствует о соблюдениитребований, предъявляемых к качеству подготовки склеиваемых поверхностей.В результате исследований получено семейство кривых долговечности ЭКС t*161от величины сдвигового напряжения τсд для каждого значения температуры T(Рис. 4.17).Рис.4.16.ФотографииобразцовЭКСнаосновеВИКСИНТ У-2-28 после проведения испытаний на долговечностьгерметика162а)в)д)б)г)е)ж)з)Рис. 4.17. Экспериментальные зависимости долговечности ЭКС на основегерметика ВИКСИНТ У-2-28 от параметров теплосилового нагружения163Полученные кривые долговечности использовались при построенииобобщенной модели долговечности ЭКС.4.3.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
