Моделювання та дослідження кінетики деформацій у полімерних клейових системах
DOI:
https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2025.56.0.06Ключові слова:
повзучість, акриловий клей, полімерна клейова система, короткочасна міцність, межа тривалого опору, деформації, будівельні з'єднанняАнотація
Проблема. У статті досліджується зміна межі пружності та межі міцності акрилового клею у часі – від максимального значення (короткочасна міцність) до мінімального (межа тривалого опору). Експериментально вивчено розвиток деформацій у зразках при постійних навантаженнях, що становлять від 0,2 до 0,85 від руйнівних. Показано, що при напругах нижче межі тривалого опору крива деформацій включає дві ділянки: миттєві деформації і в'язкі, що розвиваються в часі. Руйнування відбувається внаслідок накопичення пошкоджень (тріщин, дефектів), причому його швидкість залежить від рівня напруги та конфігурації клейового шва. Мета. Метою дослідження є встановлення закономірностей зміни межі пружності та межі міцності акрилового клею в часі під дією постійного навантаження, а також аналіз процесу накопичення пошкоджень у клейових з'єднаннях залежно від рівня напруги. Методологія. Експериментальне дослідження передбачало випробування зразків акрилового клею при сталих навантаженнях, що складали від 20 % до 85 % від короткочасної міцності (руйнівного навантаження). Спостерігали за розвитком деформацій у часі та фіксували зміну характеру руйнування. Результати. Встановлено, що при напругах, менших за межу тривалого опору, крива деформацій має дві характерні ділянки: миттєві (еластичні) деформації та в'язкі (часові), які розвиваються поступово. Показано, що руйнування відбувається внаслідок поступового накопичення мікропошкоджень, зокрема тріщин і дефектів, при цьому швидкість деградації залежить як від рівня навантаження, так і від геометрії клейового шва. Оригінальність. Робота вперше комплексно описує перехід від короткочасної до тривалої міцності акрилового клею в умовах постійного навантаження, з урахуванням впливу конфігурації з'єднання на швидкість руйнування.. Практична цінність. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування довговічності клейових з'єднань в конструкціях, що працюють в умовах постійного навантаження, зокрема в анкерних системах, і для оптимізації їх геометрії з метою підвищення надійності.
Посилання
Na Tan, P.-Y. Ben Jar. (2022). Reanalysis of the Creep Test Data and Failure Behavior of Polyethylene and Its Copolymers. 31, 2182–2192. https://link.springer.com/article/10.1007/s11665-021-06360-5?fromPaywallRec=true
Alfano, M. (2019). Improving adhesion of copper/epoxy joints by pulsed laser ablation. International Journal of Adhesion and Adhesives https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143749615001566
Harun S., Bulent A. (2022). Short‐term creep experiments and modeling on the effect of nano-sized calcium carbonate particles and applied stress on nonlinear viscoelastic behavior of high-density polyethylene. Journal of Polymer ResearchAims and scopeSubmit manuscript. 29. https://link.springer.com/article/10.1007/s10965-022-02985-9?fromPaywallRec=true
Mostafa A., D. G. S. Sanchez, N. Sirach, R.V. Padilla, H. Alsanat. Analytical, (2021). Numerical and Experimental Analysis of the Creep Behaviour of Polyethylene Polymers. Proceedings of the 4th International Conference on Numerical Modelling in Engineering 49–80. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-16-8806-5_5?fromPaywallRec=true
Shekarchi W. A., Pudleiner D. K., Alotaibi N. K., Ghannoum W. M., Jirsa J. O. (2020). Carbon Fiber-Reinforced Polymer Spike Anchor Design Recommendations. Structural Journal. 117(6), 171-182. URL: https://doi.org/10.14359/51728065.
EN 1992-4 (1992). https://uscc.ua/uploads/page/images/normativnye%20dokumenty/dstu/proektuvannya-mk-mizhnarodna-gilka-standarty/dstu-n-b-en-1992-1-2.pdf
Wei W., Yuan Y., Gao X. (2020). Efects of Large Deformation and Velocity Impacts on the Mechanical Behavior of Filled Rubber: Microstructure-Based Constitutive Modeling and Mechanical Testing. Polymers 12, 2322; https://doi.org/10.3390/polym12102322
Budhe, S. (2019). An updated review of adhesively bonded joints in composite materials. Journal of Adhesion Science and Technology https://www.researchgate.net/publication/309271902_An_updated_review_of_adhesively_bonded_joints_in_composite_materials
Viljoen D., Fischer M., Kühnert I., Labuschagné J. (2021). The Tensile Behaviour of Highly Filled High-Density Polyethylene Quaternary Composites: Weld-Line Effects. DIC Curiosities and Shifted Deformation Mechanisms. Polymers 13, 527. https://doi.org/10.3390/polym13040527
Золотов С. М., Пустовойтова О.М., Фірсов П.М. (2019). Термореактивні смоли холодного затвердіння для відновлення та реконструкції промислових і цивільних будівель. Монографія; ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 184. Zolotov S. M. Pustovoitova O.M., Firsov P.M. (2019) Termoreaktyvni smoly kholodnoho zatverdinnia dlia vidnovlennia ta rekonstruktsii promyslovykh i tsyvilnykh budivel. [Cold-curing thermosetting resins for the restoration and reconstruction of industrial and civil buildings] monohrafiia: KhNUMH im. O.M. Beketova, 184. [in Ukrainian]
Трикоз Л. В., Камчатна С. М., Пустовойтова О. М. (2019). Вплив виду та кількості наповнювача на деформативні властивості акрилового композиційного матеріалу для ремонту бетонних конструкцій. Вісник ОДАБА. 74, 122-128. Trykoz L.V., Kamchatna S.M., Pustovoitova O.M (2019) Vplyv vydu ta kilkosti napovniuvacha na deformatyvni vlastyvosti akrylovoho kompozytsiinoho materialu dlia remontu betonnykh konstruktsii. [The influence of the type and amount of filler on the deformation properties of acrylic composite material for the repair of concrete structures] Visnyk ODABA. 74. 122-128. [in Ukrainian] http://dx.doi.org/10.31650/2415-377X-2019-74-122-128.
Ferdinánd, M.; Várdai, R.; Móczó, J.; Pukánszky, B. (2021) Deformation and Failure Mechanism of Particulate Filled and Short Fiber Reinforced Thermoplastics: Detection and Analysis by Acoustic Emission Testing. Polymers, 13, 3931. https://doi.org/10.3390/polym13223931
Rajhi, A.A. (2022) Mechanical Characterization of Hybrid Nano-Filled Glass/Epoxy Composites. Polymers, 14, 4852. https://doi.org/10.3390/polym14224852
Quadflieg T., Srivastava V. K., Gries T., Bhatt S. (2023) Mechanical Performance of Hybrid Graphene Nanoplates, Fly-Ash, Cement, Silica, and Sand Particles Filled Cross-Ply Carbon Fibre Woven Fabric Reinforced Epoxy Polymer Composites Beam and Column. Journal of Materials Science Research, 12 (1), 22-35. https://doi.org/10.5539/jmsr.v12n1p22
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Автомобільний транспорт
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
