单搭接拉剪试验平均剪切强度的测算

编辑:wangyun 作者:张多太 马天信 时间:2016年08月08日 访问次数:1500

 单搭接拉剪试验平均剪切强度的测算

张多太  马天信*

陕西太航阻火聚合物有限公司   西安   710065

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摘要:本文论述用非纯剪切计算法的理论公式,证明在单搭接拉剪试验中,搭接长度与厚度之比相等时,其平均剪切强度也相等。

1 前言

粘接技术的应用十分广泛,但其中的许多奥秘仍未揭开。许多实验事实得不到理论的证明,连起码的粘接性抽象不出来。此篇专门证明:用非纯剪切计算法的相关公式,在单搭接拉剪中,当搭接长度与厚度之比相等时,则二者的平均剪切强度也相等。

目前的事实如图1,许多有关粘接或胶粘剂的专著都有记载。[1]

1 抗剪强度和长厚比(l/t)的关系曲线

理论上证明不了这个实验事实,就是人们至今对粘接中的各种因素参数的相互关系搞不清楚,无法下手。这个事实让目前的理论偶然地遇上了难以翻越的一座山峰。但辩证法告诉人们,这种偶然性又宁可说是绝对的必然性 。[2]

此外,任何学科都需要抽象出一些概念来。没有基本的概念,无法形成学科,那只能是一些实验事实的堆积。要形成概念,就需要人们用辩证的思维规律。“而辩证法被看作一切运动的最普遍的规律的科学。这就是说,辩证法的规律无论对自然界和人类历史的运动,或者对思维的运动,都一定是同样适用的。” [3]而非纯剪切计算法就是按辩证法的一切现象、过程、事物是普遍联系的科学(即多因素、多参数)、全面的科学(全过程)、量变到质变的科学(剪切和拉伸两种受力形式的转变,渐变到突变),一系列的公式就体现这些哲理。

2 用非纯剪切计算法证明这个事实

试件的宽度为b,搭接长度为a,在此a=2xx为搭接的半长,是自变量。

相应的破坏负荷为p为自变量。其平均剪切强度为

                1

而非纯剪切的破坏负荷p的公式为:

           2

把(2)式代入(1)式,得到:

           3

3)式称为平均剪切强度公式。

P为当搭接长a→∞时,p所趋于的定值,为一常数。

E为处于粘接状态中的胶层拉伸弹性模量。

E*为被粘材料的拉伸弹性模量。

根据非纯剪切的极限破坏负荷的公式:

            4

现用同一种胶,同样的表面处理,同样的固化工艺,同样的被粘材料,粘接厚度c1的试件,其搭接长度为a1。粘接厚度c2的试件,其搭接长度为a2

且使,求证:

因为是同一种胶,故二者的胶的拉伸弹性模量E是相同的,又粘接同样的材料,其表征粘接性的也是相同的。

因此根据(4)式,两种粘接的极限破坏负荷分别为

二者相除:          5

根据(3),其分别为

此二式相除,得  

已知:

所以:

化简得:

把(5)式代入得:

  

3 小结

由以上看出,经典的所谓剪切遇到难题,而非纯剪切计算法则轻而易举地证明了这一点。这个事实告诉人们,自然辩证法的普遍有效性。恩格斯的一系列关于辩证法的阐述,与中国的老子五千言同承一脉,两个智人的思想如此相似。用老子的一段话结束本文:“人法地,地法天,天法道,道法自然。”道法自然和自然辩证法,何其相似乃尔!

 

 

[1] 曹唯诚,《胶接技术手册》,402页,上海科技出版社,1988年版

[2] 马克思恩格斯选集第三卷,543页,人民教育出版社,1972年版

[3] 马克思恩格斯选集第三卷,565页,人民教育出版社,1972年版