Wpływ wartości współczynnika sprężystości wzdłużnej kleju na udarność połączeń klejowych blokowych

• Autorzy: Rośkowicz M. , Godzimirski J. , Komorek A. , Gąsior J.

Warianty tytułu

EN

Influence of Young’s adhesive modulus on impact strength of block adhesive joints

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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.

EN

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.

Słowa kluczowe

PL

połączenie klejowe; udarność; młot wahadłowy; obliczenia numeryczne

EN

adhesive joint; impact strength; pendulum hammer; numerical calculations

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 53--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., wykr.

Twórcy

autor

Rośkowicz M.

• Instytut Techniki Lotniczej Wydziału Mechatroniki i Lotnictwa Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie, ul. Gen. W. Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

autor

Godzimirski J.

• Instytut Techniki Lotniczej Wydziału Mechatroniki i Lotnictwa Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie, ul. Gen. W. Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

autor

Komorek A.

• Katedra Awioniki i Systemów Sterowania Wydziału Lotnictwa Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił Powietrznych w Dęblinie, ul. Dywizjonu 303 nr 35, 08-521 Dęblin

autor

Gąsior J.

• Wojskowe Centrum Normalizacji, Jakości i Kodyfikacji, ul. Nowowiejska 28A, 00-909 Warszawa

Bibliografia

• [1] Adams R.D., J. Comyn, W.C. Wake. 1997. “Structural Adhesive Joints in Engineering”. Springer.
• [2] Adams R.D., J.A. Harris. 1996. “A critical assessment of the block impact test for measuring the impact strength of adhesive bonds”. International Journal of Adhesion and Adhesives (16): 61–71.
• [3] Da Silva L.F.M. et. al. 2012. “Adhesive Joints: Best Practices”. Wiley & Sons.
• [4] Komorek A., J. Godzimirski. 2016. “The selected aspects of the research into impact loading of adhesive joints in block samples – comparison of different ways of applying the load”. Problemy Eksploatacji (4): 77–91.
• [5] Komorek A., P. Przybyłek. 2015. “Initial research of impact strength in adhesive joints”. Solid State Phenomena Vol. 237: 160–165.
• [6] Taylor A. 1996. “Impact Testing of Adhesive Joints”. MTS Adhesive Project 2 AEA Technology 5 (2).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).