Исследование влияния скорости деформации и толщины клеевого слоя при ударном нагружении на параметры соединения в автомобиле

Обоснование. В настоящее время в отечественных и зарубежных автомобилях наряду с точечной сваркой все шире используются новые технологии соединений – клеевые. Исследование прочности соединения, а также влияния скорости деформации и толщины клеевого слоя при ударном нагружении на параметры соединения в автомобиле является актуальной технической задачей.

Цель работы – исследование при ударном нагружении влияния скорости деформации и толщины клеевого слоя на параметры клеевого соединения (прочность, деформации и др.), а также оценка эффективности предлагаемого модифицированного метода калибровки для модели клеевого слоя на примере трубчатой конструкции, часто применяемой в силовых элементах автомобиля.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования выполнены при ударном нагружении со скоростью удара 6,66 м/с (при осевом ударе) и 6,87м/с (при боковом ударе) грузом массой 22,3 кг. Моделирование условий работы осуществлено в программе LS-Dyna, что позволило исследовать напряжено-деформированные состояния (НДС) склеенных трубчатых конструкций и оценить погрешность моделирования.

Результаты. На базе проведенных экспериментальных и расчетных исследований длина разрушения клеевого слоя при ударной нагрузке в стальных конструкциях, соединенных клеем Henkel EP 5055, короче в соединениях с толщиной клеевого слоя 0,5 мм, чем в соединениях с толщиной клеевого слоя 1 мм. Общая деформация склеенной конструкции при боковой ударной нагрузке с толщиной клеевого слоя 1 мм меньше, чем с толщиной слоя 0,5 мм, т. к. клеевой слой поглощает часть энергии. При осевой ударной нагрузке отличия незначительны. Погрешности моделирования клеевого соединения при ударном нагружении были существенно снижены за счет применения предложенного модифицированного метода калибровки свойств клеевого слоя с учетом влияния скорости деформации и толщины клеевого слоя в конечно-элементной модели (на 15%).

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в предложенной модифицированной модели, учитывающей влияние скорости деформации и толщины клеевого слоя при ударном нагружении на параметры соединения и позволяющей повысить точность расчетов, а также в рекомендациях по наилучшему значению толщины клеевого слоя в склеенных конструкциях автомобилей.