膠接接頭濕熱環(huán)境耐久性試驗(yàn)與建模研究.pdf

1、本文以環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠粘劑和單搭接膠接接頭在長期濕熱環(huán)境下的老化行為為研究對象，主要開展以下幾個(gè)方面的工作:
　　(1)以非平衡單搭接接頭為研究對象，選取性質(zhì)差異明顯的三種環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠粘劑，通過實(shí)驗(yàn)室模擬汽車長期服役過程的極限溫度老化環(huán)境，開展膠接接頭環(huán)境耐久性試驗(yàn)，并測試其經(jīng)歷環(huán)境退化后的殘余強(qiáng)度;通過MATLAB(R)軟件編程，采用響應(yīng)面法研究不同影響因素對接頭靜態(tài)破壞強(qiáng)度和失效位移的影響，并對接頭的失效表面進(jìn)行了宏觀目測觀測

2、和掃描式電子顯微鏡微觀樣貌分析，進(jìn)一步研究其失效機(jī)理;
　　(2)采用數(shù)控高低溫濕熱箱模擬汽車服役工況下的循環(huán)溫度環(huán)境，對經(jīng)歷環(huán)境退化后的不同結(jié)構(gòu)膠粘劑單搭接接頭的靜態(tài)剪切強(qiáng)度進(jìn)行測試;采用雙線性內(nèi)聚力模型，對接頭中膠層內(nèi)部裂紋擴(kuò)展過程進(jìn)行建模仿真;通過試驗(yàn)-數(shù)值仿真聯(lián)合分析方法，引入環(huán)境退化因子Deg，建立了依賴于環(huán)境影響因素的膠層內(nèi)聚力模型，模擬接頭中膠層的老化過程，并將數(shù)值仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步研究了膠層內(nèi)部應(yīng)力

3、在循環(huán)溫度老化環(huán)境作用后的變化情況;采用響應(yīng)面分析方法，研究膠粘劑屬性和環(huán)境因素對膠層內(nèi)聚力參數(shù)退化的影響;通過掃描電鏡法對接頭拉伸破壞后的失效斷面進(jìn)行微觀樣貌分析，探究不同膠粘劑微觀樣貌的變化情況;
　　(3)采用膜狀環(huán)氧樹脂膠粘劑，設(shè)計(jì)制作膠粘劑固化模具，開發(fā)了啞鈴形膠粘劑試件的制備工藝;對膠粘劑材料的老化行為進(jìn)行理論建模，并通過膠粘劑試件濕熱環(huán)境下的老化特性研究試驗(yàn)，獲得了相應(yīng)的老化模型參數(shù);通過設(shè)計(jì)制作彈簧加載夾具，實(shí)現(xiàn)了

4、結(jié)構(gòu)膠粘劑和膠接接頭試件濕-熱-力聯(lián)合老化環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室模擬;采用完全耦合建模分析方法，通過編寫有限元分析軟件的用戶子程序并定義場變量，實(shí)現(xiàn)了對膠接接頭環(huán)境退化過程的三維數(shù)值模擬;將數(shù)值仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比和驗(yàn)證，并對環(huán)境老化過程中膠層內(nèi)部的水分?jǐn)U散、應(yīng)力和蠕變分布狀態(tài)進(jìn)行了討論和分析;
　　(4)對經(jīng)歷環(huán)境老化后的膠粘劑和膠接接頭試件開展準(zhǔn)靜態(tài)拉伸加載試驗(yàn)，為接頭退化后殘余強(qiáng)度預(yù)測提供了必要的模型參數(shù);分別建立膠接接頭在濕