Работоспособность нахлесточных клеемеханических соединений при циклическом растяжении-сжатии

Аннотация

Представлены результаты исследования нахлесточных соединений композит-
металл, армированных самонарезающими винтами малого диаметра, в условиях малоциклового сдвигового нагружения (от 1·103 до 2·104 циклов). Проверена эффективность разработанного метода увеличения долговечности клеемеханического нахлесточного соединения. Суть метода – снижение контактных напряжений за счет заполнения зазоров между винтом и стенкой отверстия в композите полимером – полиэфирной смолой холодного отверждения. Усталостные характеристики образцов исследованы на установ-
ке Instron Electropuls 3000 при циклическом знакопеременном симметричном нагружении для двух групп образцов: исходных и модифицированных при помощи разработанного метода увеличения долговечности.
В диапазоне амплитуд нагрузок растяжения – сжатия от 150 до 200 Н выявлены
основные механизмы накопления повреждений в образцах, приводящие к характерным особенностям циклических диаграмм «сила – перемещение», а также диаграмм изменения условной податливости образцов, характеризуемой отношением размаха перемещений к размаху силы, в зависимости от количества циклов. Основной причиной наступления предельного состояния образцов, характеризуемого лавинообразным увеличением податливости, является рост усталостной трещины в самонарезающем винте в зоне перехода от витка к телу винта с малым радиусом кривизны. Результаты малоцикловых испытаний модифицированных образцов с инженерной точностью аппроксимируются степенными функциями, что позволило разработать две различные зависимости, позволяющие проводить обоснованную экстраполяцию в область многоциклового нагружения.
При одинаковой величине податливости, соответствующей наступлению предель-
ного состояния, модифицированные образцы демонстрируют в 4,2 раза большую долговечность и в 1,5 раза меньший разброс результатов испытаний, что подтверждает эффективность разработанного метода снижения контактных напряжений.