Tytuł pozycji:
Wpływ wartości współczynnika sprężystości wzdłużnej kleju na udarność połączeń klejowych blokowych
Opisane w artykule badania stanowią część poszukiwań autorów, zmierzających do określenia zależności pomiędzy określonymi właściwościami klejów a udarnością wykonanych z ich użyciem połączeń. Kleje konstrukcyjne (jako materiały polimerowe) charakteryzują się różnymi wartościami modułów Younga, wynoszącymi od kilku do prawie 10 000 MPa w temperaturze pokojowej. Wstępne badania wskazują, że powinna istnieć zależność pomiędzy modułem Younga klejów a wytrzymałością udarową wykonanych nimi połączeń. Hipotezę tę zweryfikowano przeprowadzając badania eksperymentalnie i numeryczne połączeń wykonanych klejami o znacznie różniących się wartościach modułów Younga. W celu realizacji badań doświadczalnych przygotowano próbki, w których elementy ze stali S235 łączono klejami epoksydowymi: Epidian 57/Z1 oraz Loctite EA 9492, EA 9480, EA 9450 i EA 9455. Testy połączeń klejowych przeprowadzano za pomocą młota wahadłowego, dedykowanego do badań połączeń klejowych. Maksymalna energia wahadła stosowanego w badaniach wynosiła 15 J. Do określenia udarności badanych połączeń wykorzystano zależność według której, energia zużyta do oderwania górnego elementu próbki w takim teście, czyli energia wytracona przez wahadło, jest miarą wytrzymałości udarowej połączenia klejowego. Modele do obliczeń numerycznych opracowano na podstawie próbek stosowanych w badaniach eksperymentalnych. Przygotowane modele z uwzględnieniem warunków początkowych i brzegowych zostały poddane dynamicznym obliczeniom numerycznym metodą elementów skończonych z wykorzystaniem modułu Explicit Dynamics programu ANSYS. Rezultaty badań eksperymentalnych i numerycznych wyraźnie wskazują na zależność udarności połączeń klejowych blokowych od modułu Younga zastosowanego kleju. Najwyższą udarnością spośród badanych cechują się połączenia wykonane klejami o najniższych modułach Younga.
The research described in this article is part of the authors’ search to determine the relationship between specific properties of adhesives and the impact strength of their joints. At impact loads, there may be a relationship between the adhesive Young’s modulus and the impact strength of the joints made using the adhesive. This hypothesis was verified by conducting experimental and numerical tests of joints made with adhesives of significantly different Young’s modulus values. In order to carry out the experimental tests, samples were prepared with the S235 steel adherends which were joined with epoxy adhesives: Epidian 57/Z1 and Loctite EA 9492, EA 9480, EA 9450 and EA 9455. The tests were carried out using a pendulum hammer dedicated to testing adhesive joints. The maximum energy of the pendulum used in the tests was 15 J. To determine the impact strength of the tested joints, was used the dependence according to which the energy used to detach the upper element of the sample in such a test, i.e. the energy lost by the pendulum, is a measure of the impact strength of the adhesive joint. Models for numerical calculations were developed on the basis of samples used in experimental tests. The prepared models, taking into account the initial and boundary conditions, were subjected to dynamic numerical calculations using the finite element method using the Explicit Dynamics module of the ANSYS program. The results of experimental and numerical tests clearly indicate the dependence of the impact strength of the block adhesive joints on the Young’s modulus of the applied adhesive. The highest impact strength among the tested joints are joints made with the lowest Young’s modulus adhesive.
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).
