Поведение конструкций из композитных материалов
..pdfниях в трехмерном объеме, поэтому необходима разработка техники определения свойств пленок. Основным стандартом по определению свойств при сдвиге является ’’ASTM - Определение прочностных свойств клеев при сдвиге под действием растягивающих нагрузок (металл с ме таллом)” - D-1002-72. Образец представляет одинарное нахлесточное соединение, образованное двумя тонкими листами обычно из стали и алю миния, который подвергается растяжению. Средняя величина предела прочности на сдвиг вычисляется путем деления максимальной нагрузки при растяжении на площадь соединения.
При тонких соединяемых элементах нагрузки, действующие в их плоскости, вызывают значительный изгиб в соединении (рис. 8.10).
Типичная картина распределения напряжений в клее аналогична пока занной на рис. 8.2 и 83. Видно, что пики сдвиговых напряжений находят ся у краев одинарного нахлесточного соединения, а непосредственно на краях напряжения равны нулю, поскольку край является свободной по верхностью. Также видно, что пики нормальных напряжений находятся на краях, а в средней части соединения эти напряжения являются сжимаю щими. Нормальные напряжения могут быть даже больше напряжений сдвига.
Можно заключить, что при испытании по схеме ASTM напряжения сдви га в клее являются далеко не постоянными, т.е. величина предела прочнос ти на сдвиг, которая определяется отношением максимальной растягиваю щей нагрузки к площади соединения, является некорректной. Еще более худшим является то обстоятельство, что максимальное растягивающее напряжение в клее может быть больше, чем максимальное напряжение сдвига. Поэтому для многих клеев, у которых предел прочности при растяжении приблизительно равен пределу прочности при сдвиге, разру шение клея при таком ’’испытании на сдвиг” будет происходить от растя гивающих нормальных напряжений, а не от касательных.
В 1973 г. методика испытаний ASTM D-1002 была подвергнута крити ке [9], исходя из того, что стандартные испытания основаны на ошибоч ном предположении - разрушающая нагрузка определяет прочность
Рис. 8.10. Одинарное нахлесточное соединение Рис. 8.11. Толстые соединяемые элементы и распределение напряжений
клея при сдвиге. Основанием для такой критики явилось отсутствие линейной зависимости прочности соединения от площади склеивания.
В 1969 г. в работе [7] для испытания на сдвиг, в котором, как отмеча лось, устранялись значительные концентрации напряжений и вторичные нормальные напряжения в образцах соединений внахлестку. Однако такие образцы также обладают множеством недостатков. Тем не менее в этой работе установлено, что предельные напряжения при сдвиге, а также модуль упругости уменьшаются с увеличением толщины слоя клея. Обнаружено, что предел прочности при сдвиге и модуль сдвига повышаются с увеличением скорости деформации, а предельные дефор мации снижаются.
В работе [34] комментируются результаты испытаний на сдвиг по методике испытаний ASTM D-1002—72 и сопоставляется прочность разных клеев.
Более совершенный образец для испытания представляет собой оди нарное нахлесточное соединение (рис. 8.11), у которого изгибная жест кость и жесткость при растяжении одинаковых соединяемых деталей намного больше, чем у соответствующих образцов по стандарту ASTM [14]. Если они достаточно велики, то напряжения в клее будут такими, как показано на рис. 8.11.
В работах [11, 13] изучались образцы соединяемых элементов разной толщины, и сделан вывод о том, что если отношение А х i/Gari > 25 - 106, где А ц — осевая жесткость элемента при растяжении, Ga —ожидаемый модуль сдвига клея и rj — толщина клеевой прослойки, то напряжения сдвига в клее, т( х), будут постоянными, исключая, конечно, свободные края. В этом случае прочность при сдвиге действительно определяется делением нагрузки на площадь. Если отношение Dx Х/Еа г? > 14,5 109, где D\ 1 —осевая изгибная жесткость элемента; Еа —ожидаемый модуль упругости клея при растяжении, то растягивающими напряжениями в клее можно пренебречь. Это означает, что для получения точных результа тов необходима толщина соединяемых элементов, превышающая 635 мм. Образцы для испытаний на сдвиг обсуждались в дальнейшем в работах [35-37]. В сообщении [36] используется 7г-теорема и вводятся дополни тельные параметры, пропорциональные касательным и нормальным напря жениям в клее: А хxr]/CaL2 и Dxxr}/EaLA соответственно, где L - длина одинарного нахлесточного клеевого соединения. Опрос пятнадцати иссле дователей показал однозначность их мнения относительно предпочтитель ного использования при испытаниях на сдвиг толстых соединяемых элементов.
В работе [41] описан образец (рис. 8.12), который используется для определения прочности клея при сдвиге, образец исследовалей методом конечных элементов. Было установлено, что напряженное состояние клея близко чистому сдвигу. Однако данные о перемещениях не были получе ны, поэтому невозможно было определить модули >п‘
Рис. 8.12. Образец для испытаний:
1 - передача нагрузки с помощью катков; 2 - длина трещины /; 3 - пара сдвигающих сил
~\C -Z
\\з
y \
[У //////////У ///////////Ш
L |
ь |
1 |
|
|
пропорциональности и деформацию до разрушения. Между прочим, Иосипеску [49] много раньше использовал подобный образец для определе ния сдвиговой прочности неклеевых материалов. Этот метод был также использован в военном исследовательском центре по механике и мате риалам для определения сдвиговой прочности композитов — эпоксид ных углепластиков. В работе [6] исследуются возможности обсуждаемо го образца при определении сдвиговой прочности соединений и клеев. Отмечаются трудности, возникающие при его изготовлении, но вместе с тем замечено, что они меньше при изготовлении трубчатых образцов, испытываемых на кручение. Также отмечается, что при соответствующих измерениях образец может быть использован для определения модуля сдвига.
В настоящее время не существует общепринятого образца для опре деления свойств клея при растяжении, а также соответствующей методи ки испытания. Однако в работах [И , 13] был предложен образец для испытания и методика определения прочности и модуля упругости при растяжении. В работе [36] отмечается, что разработка метода испытаний клея на растяжение является актуальной задачей.
Данные о свойствах клеевых материалов публиковались в нескольких статьях и сообщениях [7, 10, И , 13, 38]. Недавно появилась программа исследований PABST [39] для нескольких клеевых систем. В результате ее реализации для соединений элементов авиационных конструкций был выбран американский цианамидный клей FM73M, поскольку он отвечал по своим свойствам соответствующим эксплуатационным требованиям. В работе [40] получены данные о свойствах при сдвиге в условиях ком натной температуры и при 100 °С, но без уровня влажности для девят надцати клеевых систем. Во всех этих работах использовались толстые соединяемые элементы с указанными выше соотношениями размеров.
Также недавно опубликована работа [28] о вязкоупругих свойствах клея FM73M и влиянии вязкоупругих эффектов на напряжения в одинар ных нахлесточных соединениях. Разработка таких методов исследования является новой. Как установлено в работе [36], посвященной обзору 198 источников информации, исследование вязкоупругих свойств отсут-
ствовало во всех этих источниках. Однако еще в 1965 г. при проведении измерений комплексных модулей сдвига нескольких клеев с использо ванием динамического метода была показана [50] необходимость иссле дования вязкоупругих свойств клеевых материалов, особенно при исполь зовании их в условиях температурного воздействия. Эта работа, по-види- мому, не получила широкого распространения. В 1975 г. в работе [25] установлено, что исследование вязкоупругих свойств клеев необходимо для сравнительного анализа различных технологических методов изго товления соединений и выбора метода, обеспечивающего минимальный уровень температурных напряжений при эксплуатационной температуре. Кроме того, в работе [33] рассматривалось двойное нахлесточное соеди нение с учетом вязкоупругости клея.
Недавно в работах [99, 100] экспериментально определены свойства при сдвиге вязкоупругих клеев на основе эпоксидной смолы (FM73M и FM300) при разных температурных и гидротемпературных условиях с использованием образцов с толстыми соединяемыми элементами (см. рис. 8 J 1) .
Были опубликованы [42] данные об упругих свойствах полиамид ных клеев при температуре - 4 и 315 °С.
В работе [25] установлено, что методы механики разрушения приме нимы для определения скорости роста усталостных трещин в клеевых соединениях. В работе [6] также обсуждается возможность применения методов разрушения для анализа клеевых соединений. Может быть также использован метод, изложенный в работе [62]. Интересно, что для обеспе чения проводимости между соединяемыми элементами спутника успеш но используют добавки в клей электропроводящего серебра [43]. Тепло проводящий, но не обладающий электропроводимостью оксид алюминия добавляется в клеи при установке на спутниках температурных датчиков.
Внастоящее время нет промышленно выпускаемых электропроводящих
иодновременно нетеплопроводящих клеев, хотя, будучи разработанными, они могли бы широко использоваться.
Проведены только предварительные исследования с целью обеспечения заданных упругих и вязкоупругих свойств в клеевых системах при раз ных температурах и уровнях влажности. Большие исследования должны быть также проведены с целью усовершенствования датчиков перемеще ний для построения точных диаграмм деформирования клеев при растя жении и с'двиге.
Об щ и е з а м е ч а н и я
В1979 г. было отмечено [39], что в американских самолетах в то время в основных узлах, которые могли бы нести или передавать 100 %
приложенной нагрузки, клеевые соединения не применялись. Однако во многих так называемых второстепенных узлах клеевые соединения использовались, но даже здесь во многих случаях они использовались
в сочетании с механическим креплением, например, заклепками или бол тами. В то же время в Европе в некоторых случаях клеевые соединения использовали в конструкциях основных узлов самолетов Fokker F-27 и F-28 (1955 г.) , de-Havilland Comet (1949 г.) и Hawker-Siddely Trident III В.
После проведения полной программы (PABST) испытаний конструк ции при 68000 циклов нагружения в крепежной конструкции обнаружили 75 трещин, а в клеевой после таких же испытаний всего семь, причем каж дая из них была вызвана отверстием в детали.
Частично приведенный выше обзор был представлен на 100-й юбилей ной конференции ASME [63].
Аналитические методы исследования клеевых соединений
Рассмотрим две или три плоские панели, соединенные вместе с по мощью клея и нагруженные равномерно распределенными усилиями, действующими в их плоскости в направлении оси х при непрерывном распределении температуры и влажности по длине (х) и толщине (z ) . Если эти панели имеют достаточную ширину в направлении у , то получен ную конструкцию можно рассматривать в условиях плоского деформи рованного состояния. В этом случае следует исследовать различные ва рианты соединений путем построения общего решения для элемента из композитного материала, изображенного на рис. 8.4. Здесь на слоистый элемент действуют усилия N x и N2, моменты Мх и М2 и сдвиговые уси лия <2i и Q2. Кроме того, на соединяемые элементы действуют заданные распределенные нормальные нагрузки на верхнюю и нижнюю поверхности Рц(х) и Pi(x) , распределенные сдвиговые нагрузки на верхней и нижней поверхности и непрерывное распределение температуры и влажности Т(х, z) ит(х, z) соответственно. Хотя рассматриваемая расчетная модель является общей для большинства применяемых на практике последова тельностей укладки слоев, все же она ограничена случаями срединной (в плоскости х - у ) симметрии и условием плоской деформации в отно шении оси у. Обсуждаемое решение является аналитической аппрокси мацией в методе конечных элементов и пригодно для соединений любой конфигурации,показаны на рис. 8.1,8.5-8.'7 и 8.9.
Клей в этих соединениях моделируется упругой пленкой, как это делали Рентон и Винсон [И , 13, 18], а также некоторые другие иссле дователи. Однако в данном случае дополнительно учитываются гидро термические эффекты. Эти эффекты играют большую роль для поли мерных матриц композитных соединяемых элементов и, следовательно, должны считаться важными и для чисто полимерных клеев. Объединяя анализ соединяемых элементов и клея, можно провести комплексное исследование соединений, приведенных на рис. 8 Л, 83-8.7 и 8.9.
Анализ соединяемых элементов согласно подходу Везерхольда—Вин сона приведен в работе [23], где даны определяющие уравнения для элементов, находящихся под действием всех рассмотренных выше на-
грузок. Эти уравнения даны ниже. В них каждый символ может быть помечен буквой ”i” и они могут быть использованы для описания ’’стро ительных блоков” при анализе каждого вида соединения.
d Nx |
+ т„ - |
т, = О |
|
|
|
|
|
|
(8.4а) |
|
dx |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.4b) |
d M x |
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.4.c) |
|
d x |
—{?* + ^ ( Tu + TL) = 0 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
Mx = - D |
d 2w° |
|
dV |
, |
+ H |
|
|
|
|
|
-------- 7" |
+ |
-------7 |
+ |
|
dx |
d x 3 |
|
|||
|
|
d x 2 |
|
Fd x 3 |
|
|
|
|
||
|
+ f ~ |
+ h ( x ) - M T( x ) ~ M m(x) |
|
|
|
(8.4d) |
||||
|
|
+ |
|
|
|
dr, |
—d3r„ |
|
d2a |
1 |
Nx |
|
|
|
|
+ D-r k + C ----r |
+ D ^ - + E |
|
|||
|
|
|
|
|
dx |
d x 3 |
dx |
dx |
2 |
|
|
+A ^ |
- N |
T- N m + EoL + h*{x) |
|
|
|
(8.5) |
|||
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qx = K s4>(x) |
|
|
|
|
|
|
|
(8-6> |
Вприведенных уравнениях через Nf М и Q обозначены усилия, моменты
ипоперечные усилия, которые определены во многих работах, например
вработе [26], и по которым могут быть найдены известными методами напряжения в каждом слое слоистого материала. Величины w° и ы° яв ляются поперечными и осевыми перемещениями срединной плоскости,
ау — трансверсальный угол сдвига. Таким образом, в этой задаче имеется шесть уравнений и шесть неизвестных, и учтены все нагрузки, показанные на рис. 8.4. В дальнейшем обсуждаемый элемент рассматри вается как некоторый ’’строительный блок” , для которого нагрузки в общем случае являются неизвестными и должны быть определены. По стоянные коэффициенты, записанные в уравнениях (8.4)—(8.6), вклю чают механические характеристики и геометрические параметры, приве денные в работе [23]. В связи с громоздкостью выражений здесь они не приводятся.
Анализ клея. Рассмотрим слой клея в одинарном нахлесточном соеди нении, показанном на рис. 8.1 и 83. Если мы обозначим перемещения верхней и нижней деталей индексами 2 и 3, то нормальные деформации
в направлении z и сдвиговые деформации в плоскости x - z могут быть записаны в виде
^ 2 ( x 2 - h 2/ 2 ) - w 3( x } |
Л,/2 ) |
а0(дг) |
. |
8.7) |
------------------------- --------------------------V |
|
= — р.— + ota & T + |
р а т |
|
|
|
|
|
|
» 2 ( * 2 ,~ h2 / l ) |
к3/2) |
Т0(х) |
|
( 8.8) |
V |
|
Ga |
|
|
|
|
|
где оо и т0 - неизвестные нормальное и сдвиговое напряжения в клее: Еа и Ga — модули упругости и сдвига пленки клея, определенные, напри мер, в работе [19]: т?- толщина клея в направлении z, аа и ра —коэффи циенты термического и гигроскопического расширения; АТ — перепад температуры, т.е. разность между эксплуатационной температурой и температурой, соответствующей состоянию, свободному от напряжений; m —массовое содержание влаги в клее.
Таким образом, для каждого из соединяемых элементов существует шесть основных дифференциальных уравнений (8.4)-(8.6) . Кроме того, существуют два уравнения, описывающие упругое поведение клея в рамках механики материалов. Они составляют полную систему уравне ний, необходимую для изучения поведения соединения любой конфигу рации из тех, что были описаны. Например, для одинарного нахлесточного соединения, состоящего из четырех соединяемых элементов и одного клеевого шва, имеем 26 уравнений и 26 неизвестных. Для двойного нахлесточного соединения с шестью соединяемыми элементами и двумя клеевыми швами будем иметь 40 уравнений и 40 неизвестных функций. Еще больше уравнений и неизвестных характеризуют соединения других конфигураций.
Замечания по проектированию
Из изложенного следует, что исследование и конструирование клеевых соединений является очень сложной задачей. Так, аналитическое решение включает в себя по крайней мере двадцать шесть уравнений и столько же неизвестных, а после определения корней характеристических уравнений для проведения расчетов и оптимизации необходимы программы для ЭВМ, такие, например, как BOND4.
Упомянутые ранее компьютерные программы являются общедоступ ными. Каждая из программ имеет свои допущения и предназначена для соединений определенных конфигураций. Одна из основных проблем состоит в определении картины распределения сдвиговых напряжений (см. рис. 8.2) , что часто требует двойной точности при выполнении расче тов на ЭВМ.
При выполнении самых предварительных упрощенных проектироэоч-
ных проработок, по крайней мере для качественных оценок, можно реко мендовать работу [22].
Приведем некоторые общие комментарии.
1. Максимальные сдвиговые и нормальные напряжения могут быть снижены, если жесткости D \\ и А ц соединяемых деталей имеют, по возможности, небольшие значения.
2. Вне зависимости от применяемых материалов величины А ц и D u соединяемых элементов должны быть одинаковыми. Иначе распределе ние нормальных или сдвиговых напряжений в клее не будет симметрич ным относительно средней линии х 2 = х 3 = L/2, что приведет к увеличе нию напряжений.
3. Как указано в работе [22], существует определенная длина соеди нения, при превышении которой не происходит увеличения несущей способности соединения, что следует из распределения сдвиговых напря жений (см. рис. 8.2).
4. При слишком большой длине соединения возможно разрушение или пластическое течение соединяемых элементов.
5. В работе [65] отмечается, что если имеет место отслоение на длине L ! у конца соединения, общая длина которого L , то приближенно можно рассматривать такое же соединение, но имеющее длину ( L - L x) . В этой работе приведены другие практические рекомендации, относящиеся к конструированию соединений.
Помимо указанных факторов, при более детальном анализе, должны быть учтены и многие другие, такие как вязкоупругие и пластические свойства при деформации клеевых соединений. Как уже отмечалось, впервые явление вязкоупругости изучалось в работе [28]. Этой же проб леме посвящена работа [66].
Во многих из упомянутых здесь работ Харта—Смита анализируется влияние пластичности на напряжения, возникающие в клее. Однако в его работе клей рассматривается как идеально упруго-пластический по отношению к нормальным напряжениям. Кроме того, сдвиговые напря жение не обращаются в нуль у концов соединения (см. рис. 8.2) , посколь ку используемая им пластическая модель не позволяет выполнить это условие.
8.3МЕХАНИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ
Собщих позиций почти все инженеры согласны с тем, что клеевые соединения предпочтительнее механических, так как они являются непрерывными, при их выполнении волокна не перерезаются и не образуются концентраторы напряжений. Вместе с тем, в конструкциях, подлежащих частой сборке и разборке, механичес кие соединения по-прежнему занимают очень важное место.
Обзор технологии выполнения механических соединений
Первоначально изучение механических соединений связывалось с изотропными металлическими и пластмассовыми элементами конструкций. В 1926 г. было иссле довано (67) напряженное состояние вокруг круглого отверстия в бесконечной упругой пластине постоянной толщины при заданных усилиях в плоскости пласти ны, действующих по контуру отверстия. Рассмотрены частные практические задачи, соответствующие определенным видам нагружения. В одном из вариантов действую щая на контуре отверстия нагрузка изменялась по закону cos в , который соответст вует действию на пластину заклепки, нагруженной силой, параллельной плоскости пластины. Как будет показано дальше, такая расчетная модель уже на считается точной.
В обсуждаемой работе (67) приведены графики и таблицы, отражающие картину распределения напряжений. Кроме того, получены полные решения для большого числа общих случаев нагружения пластины с отверстием, которые могут быть ис пользованы для уточненного анализа механических соединений. В частности, получе но решение при действии сосредоточенной силы F при в = 0. Это решение может быть использовано для построения функции Грина и анализа любого вида заданного вдоль границы отверстия распределения радиального усилия. Изучено действие постоянного радиального давления, распределенного по части контура отверстия касательных сил, распределенных по закону cos в в пределах полуокружности, получены точные решения и графики для всех компонент напряжений. Также было изучено распределение напряжений для случая, когда заклепка намного меньше отверстия. При этом учитывались касательные силы, распределенные по закону sin3 0cos в и моделирующие силы трения между заклепкой и отверстием. В итоге аналитические решения были сопоставлены с экспериментальными результатами, отмечено достаточно хорошее их совпадение.
В 1930 г. Хоуланд изучал [68] распределение напряжений в полосе конечной дли ны с двумя параллельными прямыми гранями и центральным отверстием под за клепку. Он показал, что максимальные окружные напряжения при 0 = 0 в 5,5 раз больше номинальных. При этом заклепка нагружена силой Р под углом в = 90° и отверстие под нее занимает половину ширины полосы. Ко всем решениям даны таблицы и графики. Для сравнения отметим, что если полоса находится под дейст вием постоянного растягивающего усилия, действующего под углом в =90°, а от верстие не нагружено, то максимальные окружные напряжения при в = 0° в 3 раза больше номинальных напряжений для небольших отверстий и в 4,3 раза больше, если отверстие занимает половину ширины полосы. Было также установлено, если рядом с рассматриваемой заклепкой расположена еще одна, то максимальные напря жения уменьшаются более чем на 30 %.
В 1935 г. изучено (69) влияние заклепок и границ на распределение напряжений в изотропной плите. Были также рассмотрены случаи, когда нагрузка на болты действовала параллельно и перпендикулярно им. Даны графики и таблицы, иллюст рирующие результаты этих решений. Отмечается, что некоторые графики работы [68] требуют небольшой корректировки.
Двадцатью годами позже, в работе (70) было дано точное решение, определяю щее распределение напряжений при растяжении полосы с отверстием, в которое установлен жесткий стержень. Статья написана на основе докторской диссертации автора. Эта задача подобна той, что рассмотрена в работе (68), на которую не было ссылки, хотя автор ссылается на другую работу Хоуланда. Результаты работы (70) представлены в виде таблиц и графиков для коэффициентов концентрации напря жений.
Установлено, что максимальные главные напряжения действуют в точке с в =90° к направлению нагрузки у края отверстия и в 6,5 раза больше среднего напряжения, если радиус отверстия составляет 10 % от ширины полосы. Их минимальная величи
на примерно в 5 раз больше среднего напряжения и соответствует радиусу отверстия, составляющему 20 % от ширины полосы. Это отличается от результатов работы [68]. Влияние отверстия на распределение напряжений существенно только в точках, расстояние которых от центра отверстия не превышает полторы ширины полосы. Было также установлено, что в опасном сечении у края полосы растягивающие напряжения достигают величины, равной примерно половине среднего напряжения, независимо от отношения радиуса отверстия к ширине полосы.
Во всех перечисленных ранних работах рассматривались только изотропные, тонкие и плоские элементы под действием статических нагрузок. Динамические, термоупругие, а также нелинейные эффекты не рассматривались. Эти работы пред ставляют собой основу для последующих исследований.
В 1969 г. появилось первое всестороннее исследование [6] механических соеди нений в композитных конструкциях. В этой работе представлены результаты экспе риментального исследования распределения напряжений и прочности болтовых соединений элементов из стеклопластика, которые затем сопоставляются с аналити ческими решениями. Кроме того, в ней сделан литературный обзор по методам конструирования соединений с помощью механических средств крепления. Среди рассмотренных работ небольшое число было посвящено соединениям стекловолок нистых материалов (см. рис. 3.72 в [ 6]). Авторы пришли к выводу, что в 1969 г. самыми эффективными методами конструирования болтовых соединений изотроп ных материалов считались полуэмпирические. Для композитов возможны различные формы разрушения при растяжении, сжатии, сдвиге или их взаимодействии. Поэтому полный анализ их напряженного состояния и разрушения требуется даже для полуэмпирического подхода к конструированию соединений. Приводятся шесть исчерпы вающих рекомендаций для проведения дальнейших исследований.
В том же 1969 г. была опубликована обширная работа [7] по результатам иссле дования клеевых и болтовых соединений композитных панелей в условиях статичес ких и динамических нагрузок. Согласно большой программе исследований здесь впервые были определены свойства слоистых композитов с волокнами бора и стекловолокнами S-994 и матрицей на основе смолы Narmco 5505 при растяжении, сжатии, плоском и межслойном сдвиге, а также при передаче нагрузки через стер жень, вставленный в отверстие. Приведены механические свойства и описаны методы их определения. Применительно к болтовым соединениям были исследованы слоис тые элементы с обычными и подкрепленными отверстиями. Для усиления отверстий использовались композитные и стальные прокладки или стальные втулки. Установле но, что факторами, оказывающими влияние на разрушение болтового соединения, являются прочность и жесткость слоистого композита, расстояние до кромки, тол щина материала, высота и диаметр болта. Одним из важных выводов является то, что клее-болтовое соединение предпочтительнее болтовых или клеевых соеди нений, так как при этом коренным образом изменяется форма разрушения. Отме чается, что болтовые соединения композитов легче, чем болтовые соединения алюми ниевых элементов. Однако с точки зрения экономии массы клеевые соединения имеют преимущество перед болтовыми.
Констатируется, что линейный дискретный анализ не позволяет точно охаракте ризовать поведение под нагрузкой болтовых соединений. Соответствие между ре зультатами испытаний и линейным решением основных видов болтовых соедине ний листовых материалов было неудовлетворительным. Это различие объясняется нелинейным поведением конструкции из-за локального изгиба волокон и пластич ности матрицы под действием высоких эксплуатационных нагрузок. Таким образом, для описания поведения болтовых соединений под нагрузкой требуется очень тон кий нелинейный анализ.
Болтовые соединения были рассмотрены как с одинарной, так и с двойной на хлесткой. Одинарные соединения проигрывают с точки зрения прочности из-за их асимметрии, а двойные, снабженные втулками, не выгодны из-за большой массы.