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粘接接頭設計及受力分析
2013-10-26 22:03:07   作者:   來源:   評論:0 點擊:

    對于環氧膠黏劑粘接的接頭,必須進行專門的設計,以優化粘接性能。粘接接頭由被粘物與夾在之間的膠層所構成,是結構部件上的不連續部分,起著傳遞應力的作用。接頭強度取決于膠黏劑的內聚強度、被粘物本身的強度和膠黏劑與被粘物界面的結合強度。而實測強度主要由3者之中最薄弱環節所決定,但還受接頭形式、幾何尺寸和加工質量的影響。為使粘接的優點得到充分發揮,而將其缺點盡量規避,應設計合理的粘接接頭結構。若是過分地追求環氧膠黏劑的高性能,卻極大地忽視了粘接接頭的合理性,其結果必然不能如愿以償。只有進行合理的接頭設計,才能獲得良好的粘接效果。因此,粘接接頭結構的合理與否是粘接成敗的關鍵因素之一,不可小視。粘接接頭的設計就是接頭幾何形狀和尺寸大小的確定,其目的是使粘接接頭與被粘材料具有幾乎相同的承載能力。

粘接接頭的受力分析

    為了設計出合理的粘接接頭形式,很有必要了解接頭的受力情況。接頭在使用時受力是相當復雜的,受到機械力和環境因素的綜合作用,其中最主要的是機械力。各種復雜粘接接頭膠層的受力形式都可分解為5種基本受力方式,即剪切力、拉伸力、壓縮力、剝離力、不均勻扯離(劈裂)力,如圖7—1所示。實際上則是幾種應力的組合與變化。

    剪切力與膠層平行,實質為兩個方向相反的拉伸力或壓縮力,此時應力作用在整個粘接面積上,分布比較均勻,故可獲得最大的粘接強度。

    拉伸力也稱均勻扯離力,它與膠層垂直,均勻分布在整個粘接面積上。全部粘接面積承受應力亦可得到最大的粘接強度。

    壓縮力也與膠層垂直,均勻分布在整個粘接面積上,純粹承受壓縮負荷,不容易破壞,但此類接頭的應用有限。

    剝離力與膠層成一定角度,力作用在一條線上,容易產生應力集中,粘接強度比較低。

    不均勻扯離力作用在膠層的兩個或一個邊緣上,不是整個粘接面積,或者說是局部長度上受力,可認為是偏心拉伸力。應力分布不均勻,使粘接強度大為降低。

    以上所述只是接頭承受的機械力,除此之外,在使用時還會同時受到熱應力和環境因素的作用。

    熱應力是由使用溫度變化引起膨脹或收縮而產生的,特別是當被粘物與環氧膠黏劑熱膨脹系數相差懸殊時影響很大。

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