УДК 667.64:678.026 П. Стухляк, докт. техн. наук; А. Букетов, докт. техн. наук; В. Бадищук, канд. техн. наук Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя РОЗРАХУНОК МІЦНОСТІ КОНСТРУКЦІЙНИХ ЕЛЕМЕНТІВ З ПОКРИТТЯМИ

(1)

А., Бадищук В. //Вісник ТДТУ. — 2010. — Том 15. — № 2. — С. 57-61. — (механіка та матеріалознавство).

УДК 667.64:678.026

П. Стухляк, докт. техн. наук; А. Букетов, докт. техн. наук;

В. Бадищук, канд. техн. наук

Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя

РОЗРАХУНОК МІЦНОСТІ КОНСТРУКЦІЙНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

З ПОКРИТТЯМИ

Резюме. Розраховано еквівалентні напруження у епоксикомпозитних покриттях. Досліджено нормальні та еквівалентні напруження при врахуванні коефіцієнтів Пуассона основи і покриття. Аналіз отриманих результатів свідчить про необхідність урахування коефіцієнта Пуассона для обчислення нормальних і еквівалентних напружень при оцінюванні напружено-деформованого стану матеріалу покриття. Ключові слова: еквівалентні напруження, коефіцієнт Пуассона, основа, захисне покриття, напружений стан, епоксидний полімер.

P. Stuhljak, A. Buketov, V. Badischuk

THE CALCULATION OF THE STRUCTURAL ELEMENT’S

STRENGTH WITH EPOXYCOMPOSITE COATINGS

The summary. The calculation of equivalent tensions in coatings are described. Normal and equivalent

tensions with regard of Poisson’s coefficient of the base and coat are investigated. Accordingly to the results it is necessary to regard the Poisson coefficient for evaluation normal and equivalent tensions when assessing the stress-strain state of coating.

Key words: equivalent tensions, Poisson’s coefficient, base, protection coating, stress-strain state,

(2)

(3)

2 / 1 1 2/ ) (p p q_n =± ;

ξ

_max =−E_Π

µ

₀

ε

_z; де Εn, Еo, Gn, Gо, µn, µo – модулі пружності, зсуву та коефіцієнти Пуассона покриття і основи відповідно; εz – поздовжня відносна деформація основи на ділянці без покриття; 2Н, L, b – товщина, довжина і ширина основи відповідно; h – товщина покриття. Еквівалентні напруження (σекв) у покритті знаходили згідно з теорією міцності Писаренка-Лєбєдєва [2]: 2 2

max max ( max)( max)

(4)

стає пластичнішим, а у випадку УФО епоксикомпозити стають крихкішими (табл. 1). На основі розрахунку співвідношень повздовжніх та поперечних деформацій встановлено, що в усіх, без винятку, випадках після модифікування композицій магнітним полем і ультрафіолетовим опроміненням спостерігали зменшення коефіцієнта Пуассона КМ на 3-5%. Це свідчить про підвищення експлуатаційних характеристик матеріалів. Для оцінювання поведінки матеріалу за динамічних навантажень використано методику обчислення миттєвих нормальних та еквівалентних напружень на різних стадіях деформування з урахуванням коефіцієнта Пуассона покриття та основи [2]. Така методика дозволяє встановити зв'язок між структурними характеристиками основи та покриття за їхніми деформаціями при навантаженні. На рис. 1 зображено розраховані для досліджуваних покриттів відношення напружень σzmax, σxmax, σeкв до величини максимальних нормальних напружень σzmax, визначені для покриттів, сформованих на сталевій основі. Коефіцієнт Пуассона сталі Ст.3 становить µo=0,32. На осі абсцис відкладено величину ∆µ, яка дорівнює різниці коефіцієнтів Пуассона покриття і основи: ∆µ = µn - µo. Аналіз залежності нормальних напружень σz, σx від ∆µ показує, що при ∆µ<0 вони стискуючі, а при ∆µ>0 – розтягуючі (рис. 1). Аналіз залежності еквівалентних напружень від ∆µ (крива 3) засвідчує, що при ∆µ=0,057, тобто при µn = 0,377, еквівалентні напруження є мінімальними. При проектуванні елементів конструкцій з покриттями необхідно досягнути такої величини ∆µ, за якої еквівалентні напруження мінімальні. Рисунок 1 – Зміна відносних нормальних σх, σz та еквівалентних σекв напружень залежно від ∆µ : 1 – σz max /σz max (µ0=µп); 2 – σx max /σz max (µ0=µп); 3 – σекв /σz max (µ0=µп)

(5)