Совершенствование методов определения прочности клеевых соединений на основе численного моделирования

Авторы

  • Н.В. Севодина Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • А.Ю. Федоров Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

Ключевые слова:

концентрация напряжений, сингулярность напряжений, упру- гость, оптимизация геометрии, методы определения прочности, клеевые соединения

Аннотация

Рассмотрены различные варианты испытаний на прочность клеевых соединений и проведен численный анализ напряженного состояния в образцах, используемых в этих испытаниях. Произведено сравнение полученных результатов с принятыми методиками оценки напряженного состояния. На основе поставленной оптимизационной задачи предложены оптимальные варианты геометрии в окрестности особых точек образцов. Подтвержден качественный вывод о том, что у оптимальных поверхностей имеются общие признаки, связанные со структурой решения в вершине соответствующего составного клина, которое определяет характер сингулярных решений в точках поверхности, где имеет место соединение различных материалов с различными условиями на поверхности контакта - идеальное прилипание, сухое трение, скольжение.

Поддерживающие организации
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-01-96017-р_урал_а).

Биографии авторов

  • Н.В. Севодина, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    кандидат технических наук, научный сотрудник
  • А.Ю. Федоров, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    младший научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. He X. A review of finite element analysis of adhesively bonded joints // Int. J. Adhes. Adhes. - 2011. - Vol. 31. - № 4. - P. 248-264.
  2. Speth D.R., Yang Y., Ritter G.W. Qualification of adhesives for marine composite-to-steel applications // Int. J. Adhes. Adhes. - 2010. - Vol. 30. - № 2. - P. 55-62.
  3. Adams R.D., Comyn J., Wake W.C. Structural adhesive joints in engineering - London: Chapman and Hall, 1998. - 376 p.
  4. Kinloch A.J. Adhesion and adhesives: science and technology. - London: Chapman and Hall, 1987. - 441 p.
  5. Mays G.C., Hutchinson A.R. Adhesives in civil engineering. - Cambridge University Press, 1992. - 348 p.
  6. ГОСТ 14760-69. Клеи. Метод определения прочности при отрыве. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 6 с.
  7. ГОСТ 14759-69. Клеи. Метод определения прочности при сдвиге. - М.: ИПК изд-во стандартов, 1998. - 13 с.
  8. ГОСТ 209-75. Клей и резина. Методы определения прочности связи с металлом при отрыве. - М.: Изд-во стандартов, 1993.
  9. Silva L.F.M. da , Neves P.J.C. das, Adams R.D. et al. Analytical models of adhesively bonded joints. Part I: Literature survey // Int. J. Adhes. Adhes. - 2009. - Vol. 29. - P. 319-330.
  10. Adams R.D., Peppiatt N.A. Stress analysis of adhesive-bonded lap joints // J. Strain. Anal. - 1974. - Vol. 9. - № 3. - P. 185-196.
  11. Crocombe A.D. Global yielding as a failure criterion for bonded joints // Int. J. Adhes. Adhes. - 1989. - Vol. 9. - P. 145-153.
  12. Silva L.F.M. da, Rodrigues T., Figueiredo M.A.V. et al. Effect of adhesive type and thickness on the lap shear strength // J. Adhes. - 2006. - Vol. 82. - № 11. - P. 1091-1115.
  13. Минакова С.Г. Анализ сингулярности напряжений в точке поверхности, где имеет место контакт разнородных упругих материалов, при некоторых углах раствора клиньев, образующих зону контакта // Напряжения и деформации в конструкциях и материалах. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1985. - С. 69-72.
  14. Матвеенко В.П., Федоров А.Ю. Оптимизация геометрии составных упругих тел как основа совершенствования методик испытаний на прочность клеевых соединений // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2011. - Т. 4. - № 4. - С. 63-70.
  15. Исследование сингулярности напряжений в вершине конуса с эллиптическим основанием / В.П. Матвеенко, Т.О. Накарякова, Н.В. Севодина, И.Н. Шардаков // ДАН. - 2006. - Т. 411. - № 3. - С. 326-329.
  16. Сингулярность напряжений в вершине однородных и составных конусов при разных граничных условиях / Т.О. Накарякова, В.П. Матвеенко, Н.В. Севодина, И.Н. Шардаков // ПММ. - Т. 72. - Вып. 3. - 2008 - С. 477-484. == V.P. Matveyenko, T.O. Nakaryakova, N.V. Sevodina, I.N. Shardakov. Stress singularity at the vertex of homogeneous and composite cones for different boundary conditions // J. of Appl. Math. And Mech. - Vol.72. - 2008. - Р. 331-337.
  17. Борзенков C.M., Матвеенко В.П. Оптимизация упругих тел в окрестности особых точек // Изв. РАН МТТ. - № 2. - 1996. - С. 93-100.
  18. Korepanova T.O., Matveenko V.P., Sevodina N.V. Numerical analysis of stress singularity at singular points of three-dimensional elastic bodies // Acta Mech. - 2013. - Vol. 224. - P. 2045-2063.
  19. Matveyenko V.P., Borzenkov S.M. Semianalytical singular element and its application to stress calculation and optimization // Int. Journal For Numerical Methods In Engineering. - 1996. - Vol. 39. - P. 1659-1680.
  20. Матвеенко В.П., Севодина Н.В., Федоров А.Ю. Оптимизация геометрии упругих тел в окрестностях особых точек на примере клеевого соединения внахлестку // ПМТФ. - 2013. - № 5. - С. 180-186. == Matveenko V.P., Sevodina N. V., Fedorov A.Yu. Optimization of geometry of elastic bodies in the vicinity of singular points on the example of an adhesive lap joint // J. Appl. Mech. Tech. Phys. - 2013. - Vol. 54. - № 5. - P. 841-846.
  21. Fedorov A.Yu., Matveenko V.P. Application of singular solutions for optimization of geometry of specimens used for testing the strength of adhesive joints // Topical Problems in Theoretical and Applied Mechanics / ed. N.K. Gupta, A.V. Manzhirov, R. Velmurugan. - New Delhi: Elite Publishing House PVT LTD, 2013 - P. 156-167.

Загрузки

Опубликован

2014-09-12

Выпуск

№ 2 (2014)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Севодина, Н., & Федоров, А. (2014). Совершенствование методов определения прочности клеевых соединений на основе численного моделирования. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 2, 4-11. https://journal.permsc.ru/index.php/pscj/article/view/PSCJ2014n2p1