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第七章 胶粘接头强度的判据

1、各种应力综合作用下的胶粘接头的强度:
a.可以通过考虑各种应力条件即法向断裂、剪切、法向压缩作用下的各种综合作用以及特定比例下的正及切向应力的综合作用对胶粘接头强度的影响和它们与材料、粘接条件及聚合反应动力学的关系来进行研究;
b.胶粘剂接触连接的特征包括在从胶粘剂开始固化起到进行测试时的强度与时间依赖关系中,这种关系对各种不同胶粘剂组分可用不同方法表示,但是在研究及工程实践中尚不能经常考虑到强度随时间变化的动力学问题,因为在试验结果的比较及在胶粘接头承载能力计算中的误差方面存在很多困难,而粘接强度随时间变化的规律性试验是胶粘剂组分合理选择及其工作特性保证的必须条件;
c.剪切断裂应力随压缩应力成比例增大可能是胶粘接头的一个特征,很明显,胶粘接头抗法向压缩及剪切力综合作用比抗法向开裂及剪切力作用为好,对于胶粘接头抗法向压缩及剪切力综合作用的规律性的进一步研究和阐述将推动在液体介质中各种压缩条件下结构粘接的应用以及在不能用传统方法(焊接、搭接、铆接、螺接等)粘接的材料构成的结构上的应用,且不仅可在空气中而且直接在液体介质中运行亦可;

2、应用于胶粘接头的强度判据的分析:
a.许多的研究努力旨在积累胶粘接头强度的实验数据和企图解释伴随其断裂过程的现象,但正如胶粘接头应用经验所示,在法向开裂及剪切力下从广范围的实验室强度试验得到的显然令人非常鼓舞的结果常常是与胶粘剂部件的实际效能保证相距很远,这也就是使用胶粘剂的连接方法尚不可令人全信的原因,有时只有当不可能用其他方法时才被使用;
b.力图在胶粘接头强度判断估算的扼要总结中举例说明种种探讨解决导致结果的相似差异,有时又是互相矛盾的等问题的途径,这是胶粘剂粘接过程的复杂性质的反映,胶粘接头强度判据的开拓仅被局限于少量研究中,这种研究需要更多严格的实验数据,并且目前尚不能认为以具有完善性,另外有限用现有强度理论估算胶粘接头负荷能力的应用可行性到目前尚无充分详细的研究;

3、在不均一的拉伸力及压缩力材料中极限应力状态理论的适用性:
a.经典的强度理论是依据在基体开始变形时物质分布具有连续性及均匀性的假说,它设想任何一个任意小的固体粒子都拥有相同性质,但是这是不符合实际状况的,结构的不均一性包括着化学组分的局部破坏,各种杂质的存在,多晶材料结构和微裂纹的存在,以及因很大的应力集中产生的其他缺陷,这同样适用于由各种材料构成的胶粘接头;
b.终端能量强度理论的简单分析提出了研究胶粘接头实用性可能性,可以从以下几个方面考虑:
■理论要适用于不均匀拉伸力及压缩力的材料(1>X>0),大多数金属的胶粘接头常满足此条件;
■不包括部分材料常数(例如弹性模量、泊松比)及对接头中胶层测定方法的理论(Schleicher理论除外)方程式正在研究中;
■理论的分析描述允许用从胶粘接头在法向开裂、剪切及法向压缩力作用下试验结果得到的极限状态图和在正应力和切向应力综合作用下获得的它们的实验图的比较进行计算;
c.胶粘接头连续均一材料强度理论的实用性研究能够被作为一种单纯实验理论的Mohr理论,Yagh、Balandin、Botkin、Miroliubov、Pisarenko-Lebedev及Skudra-Kirulis的粘接强度判据所制约,它们相应的精确性可以借助于其极限应力状态的理论设计图与实验图的比较来估算;

4、极限应力状态的理论设计图及实验图分析:
a.胶粘接头极限应力状态图的运算已经在非均一拉伸力及压缩力材料的强度判据中使用,在法向开裂、压缩及切向力作用下强度试验的结果已足够用于绘制胶粘接头的极限状态图;
b.粘接接头可以被认为是被称为固体润滑剂作用的胶粘剂层连接一起的一对固体,胶粘剂促使二者之间产生粘接作用。对相对移动的这二种固体间相互作用及摩擦力将被克服,在胶粘接头压缩下除开裂应力外摩擦力也增大了,而在张力下则发生相反过程;
c.压缩胶粘剂试样的切向开裂应力的明显增大是摩擦力分量作用的结果。

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