车身钢-铝粘接接头湿热老化性能

为了给粘接技术在钢-铝车身中的实际应用提供参考依据和技术指导,研究了湿热环境对不同应力状态下钢-铝粘接接头性能的影响。针对所选取的单搭接、45°嵌接、对接钢-铝粘接接头,完成试件的加工及粘接固化,并根据所制定湿热循环谱,进行了20、40、60周期的湿热老化试验。试验结果表明:随着湿热循环周期的增加,3种接头失效载荷均呈下降趋势,在正、剪应力等比状态下,接头失效载荷下降幅度更显著。同时,在湿热循环作用下接头失效形式也发生了一定改变。通过计算接头胶层的正、剪应力值,并进行曲线拟合发现不同湿热循环周期后,接头失效准则均符合应力准则。在此基础上,进一步建立了钢-铝粘接接头在任意老化周期后的失效准则表达式及对应的三维曲面。     

高温老化对CFRP/铝合金粘接接头失效的影响

为了揭示碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝合金粘接接头在高温环境中的老化失效规律,加工了处于剪应力、拉应力和拉剪组合应力状态的粘接接头,在高温(80℃)环境中分别进行了10、20、30、40、50天的老化测试,分析了失效强度、失效模式的变化规律,建立了失效准则响应面。结果表明:随着拉应力比例的增加,失效强度下降更明显,下降趋势由二次多项式向线性转变,失效模式由内聚失效转变为内聚、纤维撕裂和界面失效的混合失效模式,这主要是由CFRP老化引起的;失效准则响应面平均误差为3.0%,能够对不同应力状态下的接头进行失效预测。因此,在粘接结构中降低拉应力比例能够提高承载能力,同时在失效预测时需要考虑不同应力状态的影响。     

湿热环境对Sikaflex-265铝合金粘接接头失效强度的影响

为了研究湿热环境对车辆上粘接结构机械性能的影响,本文选取4个温度点和5个湿度点进行组合,对单搭接接头进行了试验测试。通过对试验数据进行统计分析,获得了接头平均失效强度随温度和湿度的变化规律。利用响应面分析判断湿热环境对接头失效强度影响的显著性,并获得了环境因素对试验结果影响的合理数学模型。研究结果表明:接头平均失效强度在一定湿度水平下随温度增加呈指数衰减,在一定温度水平下随着湿度增加呈二次多项式衰减,且温度对接头平均失效强度的影响更加显著。     

铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能及失效机理分析

为深入研究铜钢板压印-粘接复合连接的静力学性能和失效机理,本文选取铜合金H62同种组合及与镀锌钢的异种组合进行单搭及T型试件压印-粘接复合连接,借助MTS材料试验机对试件进行拉伸-剪切试验及剥离试验,采用SEM扫描电镜对典型失效断口进行微观分析,分析试件的失效强度及失效模式,测试铜合金压印-粘接复合连接接头的静力学性能,结果表明:铜钢板压印-粘接复合连接的抗剪切强度远优于抗剥离强度,且其接头强度主要由粘接剂决定,失效模式取决于压印结构成型情况.H62-H62压印-粘接复合接头的抗剪切力强度均值为5 021.52 N,抗剥离强度均值为943.05 N,接头为拉脱失效伴随轻微擦伤;H62-镀锌钢压印-粘接复合接头的抗剪切强度为H62-H62接头的1.2倍,失效模式为颈部断裂;抗剥离强度为H62-H62接头的2.3倍,接头为"上板撕裂"失效.     

湿热环境对车用粘接剂拉伸强度的影响

为研究湿热环境对车用Sikaflex-265粘接剂拉伸性能的影响,本文通过铝合金对接接头的准静态拉伸试验,得到Sikaflex-265粘接剂在20种湿热组合环境下的拉伸失效强度。利用Matlab软件,分别以二次多项式函数和指数函数对试验数据进行拟合,发现二次多项式函数能更精确反映出Sikaflex-265粘接剂拉伸失效强度随温度和湿度的变化规律。最后,利用Matlab软件进行回归分析,建立了Sikaflex-265粘接剂在任意湿热条件下拉伸失效强度的预测模型,与试验结果对比,模型的预测结果具有较好的精度。     

高低温老化对碳纤维增强复合材料层间力学性能的影响

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)层间力学性能在温度环境中的老化失效行为,设计了CFRP层间拉伸、层间剪切和弯曲实验,选取高温(80℃)、低温(-40℃)和高低温循环(-40℃～80℃)3种老化环境,分别进行0(未老化)、5、10、15、20、25、30天的老化实验,采用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)和差示扫描量热法(DSC),对CFRP老化前、后的化学成分变化和玻璃态转换温度(Tg)进行测试分析,并测试分析了CFRP层间失效强度随老化时间的变化规律,通过宏观断面和微观分析揭示层间性能的老化作用机理。结果表明:在高温和高低温循环老化作用下,通过FTIR发现CFRP官能团的变化趋势和程度大致相同,并且通过DSC发现CFRP老化后发生了化学键的断裂。高温和高低温循环老化后CFRP层间力学性能总体上发生了一定程度的退化,且衰减幅度比较接近,发现CFRP撕裂主要是纤维/基体界面开裂引起的,纤维发生断裂并且纤维表面比较光滑,说明老化使纤维丝与基体的界面结合力显著下降。但是,低温老化对CFRP层间性能的影响不明显。     

老化对风电叶片用环氧树脂性能的影响

采用差式扫描量热法、红外光谱分析法、静态力学分析法测试了树脂浇注体老化前后的玻璃化转变温度Tg和力学强度参数,并对环氧树脂浇注体的老化机理进行了分析。结果表明:经240 h湿热和盐雾老化后力学强度参数值和Tg都下降了,而经240 h冷热循环老化后力学强度参数值和Tg均有所提高。老化机理分析表明:湿热和盐雾老化后,树脂浇铸体由于水分子的浸入,产生了增塑效果,导致力学性能和Tg下降;而冷热老化后,树脂发生后固化反应,分子链交联密度进一步增大,因此,力学性能和T g均提高。     

不同孔隙率CFRP层合板冲击后力学性能试验表征

为了研究吸湿量、孔隙率及冲击能量对CFRP层合板冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度的影响规律,首先将3种孔隙率CFRP层合板试样置于湿热环境中分别吸湿7、14 d及吸湿至饱和状态,然后在室温环境中对3种孔隙率不同老化程度的CFRP层合板试样分别进行5种能量即3-15J的冲击作用,并测量其冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度．试验结果表明:随着冲击能量的提高,CFRP层合板冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度均显著下降;冲击能量相同时,孔隙率对CFRP层合板冲击后剩余拉伸强度及剩余弯曲强度的影响并不明显．分析认为层合板受到冲击作用后产生的分层损伤降低了孔隙率对冲击试样剩余强度的影响程度．     

基板强度对轻合金自冲铆接头失效形式的影响研究

制备轻合金板材组合自冲铆接头,通过静力学实验获得各组接头的静失效载荷、失效位移及能量吸收值等力学性能参数,分析了基板强度对接头失效形式及静失效载荷的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)对接头失效断口进行观测,分析了接头的微观失效机理.结果表明:基板强度影响接头的失效形式,当两基板的屈服强度差别较大时,接头失效形式为屈服强度较低的板断裂;当两基板屈服强度接近时,接头因铆钉与基板分离失效;基板发生断裂失效时接头断口为韧性断裂机制.当接头失效形式相同时,发生失效基板的屈服强度越大,接头静失效载荷越高.     

温湿场交变环境下外加载荷对不同孔隙率CFRP弯曲力学性能影响

为探究不同孔隙率碳纤维/环氧树脂层合板在仿超音速飞行的高低温湿热老化环境及外加载荷作用对弯曲力学性能的影响规律,基于材料服役期间的吸湿状态和内应力状态,对T700CF/3234EP进行模拟超音速飞机服役环境的高低温交变加速湿热循环试验.通过控制模压压力,制备3种孔隙率分别为0.04、0.08和0.11的层合板,将3种孔隙率的层合板进行加载,加载载荷为层合板最大弯曲载荷的0、30%、40%和60%,然后将其置于高低温环境模拟试验箱中,分别测量不同循环周期复合材料层合板的弯曲强度变化,并采用ABAQUS软件对其弯曲力学性能进行有限元模拟.试验结果表明:温湿场交变环境下,外加载荷和孔隙率加速层合板弯曲强度的下降,在高低温湿热循环4~6周期时,随着载荷的增大,二次固化现象越明显,层合板的弯曲强度变化比较平缓.使用ABAQUS软件建立有限元模型,计算得到的弯曲力学强度变化趋势与试验结果相一致,说明高低温湿热老化环境和外加载荷对复合材料弯曲性能的影响,对不同孔隙率的碳纤维/环氧树脂层合板弯曲性能进行较为准确的预测.