Con la creciente demanda de estructuras ligeras en la industria manufacturera industrial, los adhesivos blandos se utilizan cada vez más ampliamente en los campos de la automoción, la aeroespacial y los equipos electrónicos. El fallo de fatiga del adhesivo blando en condiciones de carga cíclica afectará significativamente el uso seguro de la estructura de unión. Teniendo en cuenta que los adhesivos blandos a menudo muestran una elasticidad pegajosa significativa, es de gran importancia estudiar la deformación de los adhesivos blandos pegajosos bajo carga cíclica multieje de trayectoria compleja para el diseño antifatiga y la evaluación de la seguridad de las estructuras pegadas. Recientemente,Equipo del profesor Zhang Jun de la Universidad de ZhengzhouSe llevó a cabo un estudio experimental sobre el comportamiento de deformación del adhesivo blando de poliuretano modificado HP - 172b bajo tracción Uniaxial y carga cíclica controlada por esfuerzo de doble eje y múltiples rutas (figura 1), y se estableció un modelo constitutivo cíclico que puede describir la deformación compleja anterior.

Figura 1 diagrama esquemático de la ruta de carga de dos ejes: (a) ruta proporcional; B) caminos en forma de diamante; C) trayectoria circular; D) camino oval.

En este estudio, primero se prepararon muestras de adhesivos blandos de poliuretano modificados en forma de mancuerna y se llevaron a cabo experimentos de ciclo de tracción uniaxial. Como se muestra en la figura 2, los adhesivos blandos con propiedades viscosas y elásticas experimentaron una acumulación continua de arrastre cíclico y tensión de trinquete bajo carga cíclica. Con el aumento del número de ciclos, los adhesivos blandos se suavizan circularmente y van acompañados de una disminución gradual de la energía disipativa. Para describir esta ley evolutiva, este estudio propone un modelo constitutivo viscoso - elástico no lineal, que considera las características viscosas - elásticas del material. basado en el modelo Kelvin fenomenal y el modelo maxwell, se construyen expresiones matemáticas que incluyen la función de acumulación de tensión y la función de pendiente para predecir la acumulación de tensión de trinquete y el comportamiento de suavización cíclica del material bajo carga cíclica.

Figura 2 resultados de la prueba del ciclo de carga de un solo eje

Figura 3 curva de respuesta de tensión del adhesivo blando bajo diferentes rutas de carga

Teniendo en cuenta que los adhesivos blandos también pueden tener que soportar cargas cíclicas de doble eje en servicio real, este estudio llevó a cabo aún más pruebas de carga cíclica de tracción de doble eje teniendo en cuenta rutas de carga complejas. En comparación con la carga cíclica de un solo eje, la trayectoria de carga no proporcional conduce a una acumulación más significativa de tensión de trinquete, y la Ley de evolución de la tensión de trinquete está fuertemente relacionada con la trayectoria de carga (figura 3). En condiciones de carga cíclica no proporcional, la deformación por tracción en diferentes direcciones conduce a cambios en la interacción entre cadenas moleculares, lo que hace que la recuperación de la adherencia de las cadenas moleculares sea más difícil que la carga proporcional, y finalmente se manifiesta como diferentes leyes de acumulación de tensión de trinquete. Además, los adhesivos blandos muestran diferentes leyes de evolución de la energía disipativa bajo diferentes rutas de carga, y la energía disipativa inicial y la energía disipativa total correspondiente a las rutas de carga no proporcionales son superiores a las rutas de carga proporcional, lo que indica que las rutas de carga no proporcionales pueden causar mayores daños al material. Para describir la deformación del material bajo trayectorias de carga complejas, este estudio desarrolló un modelo constitutivo cíclico de dos ejes y múltiples trayectorias mediante la introducción de coeficientes de trayectorias de carga. El modelo describe el impacto adicional de diferentes rutas de carga en la tensión del trinquete del material ajustando el coeficiente de la ruta de carga, lo que predice con precisión la respuesta mecánica en condiciones de carga cíclica de dos ejes (figura 5).

Figura 4 Evolución de la tensión del trinquete y la energía disipativa con el número de ciclos bajo diferentes rutas de carga

Figura 5 Comparación entre el cálculo del modelo y los resultados de la prueba en condiciones de carga cíclica de dos ejes y múltiples rutas

En resumen, este estudio se centra en la relación entre la tensión del trinquete, el ablandamiento del ciclo y el daño del material en diferentes rutas de carga durante la deformación cíclica del adhesivo blando. los resultados del estudio ayudan al diseño y desarrollo antifatiga de la estructura de enlace blando. Cabe mencionar que este estudio considera el coeficiente de ruta de carga como un parámetro solo relacionado con la ruta de carga, cuando en realidad, este parámetro puede estar relacionado con el número de círculos circulares. Al considerar la Dependencia del número de ciclos en el coeficiente de ruta de carga y corregirlo en consecuencia, se puede mejorar aún más la precisión de la predicción teórica.

El trabajo de investigación relacionado fue publicado en International Journal of fatigue bajo el título "inversión en la cadena de ratas y software cíclico de visión".