胶层尺寸对单搭胶接接头性能的影响研究

针对汽车车身中应用日益广泛的钢板胶接结构,通过试验得到了不同胶层尺寸对胶接接头承载能力的影响规律,建立了钢板单搭接头的三维弹塑性有限元模型,分析了胶层尺寸对胶接接头应力分布的影响.研究结果表明:随着胶层厚度的增加,胶接件的承载能力呈先升后降的趋势,合理的胶层厚度应为0.3-0.5 mm;无论胶层厚度为多少,增加搭接区域胶层的长度或宽度.均会提高胶接件的承载能力.     

含裂纹金属板复合材料胶接修补结构残余热应力分析

残余热应力会增大裂纹尖端的应力强度因子SIF,加快疲劳裂纹扩展速率,缩短修补结构的疲劳寿命。利用三维有限元方法,对含裂纹金属板复合材料胶接修补结构中的残余热应力进行了分析,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了修复结构裂纹尖端的SIF。并以SIF为判据,讨论了补片铺层方向、固化温度、胶层的材料参数对修复结构残余热应力的影响。结果表明,[0°/45°/-45°/90°]s的铺层方式可有效降低残余热应力引起的SIF;残余热应力引起的SIF随着固化温度的升高而线性增加;胶层的材料参数及胶层厚度对残余热应力引起的SIF影响不显著。     

CRH3高速动车组空调通风口胶接结构设计

通过理论分析和计算确定了动车组空调通风口部件与铝合金车体胶接用胶粘剂的强度指标。介绍了胶粘剂的选择及胶接结构的设计原则,考查了搭接长度、搭接宽度、胶层厚度和被粘接材料厚度等对胶接件粘接强度的影响。结果表明:车体与空调通风口部件的胶接接头选择受剪切应力作用的搭接接头较适宜,并且搭接接头的承载能力随搭接长度或宽度增加呈先快速上升后趋于稳定态势;当搭接长度为10 mm、胶层厚度为6 mm、铝合金板厚度为5 mm且常温湿固化型单组分PU(聚氨酯)胶粘剂的剪切强度超过0.23 MPa时,搭接接头的承载能力相对最大。     

胶接接头有限元模拟方法研究

总结胶接接头的标准单元模拟方法,建立接头相应的有限元模型,将各种接头的有限元计算刚度与试验刚度进行对比分析。研究结果表明:弹簧单元模拟精度最高,但建模效率较低;实体单元建模效率较高,但模拟精度不及弹簧单元。该结论为胶接结构有限元分析提供一定的参考价值。     

胶层Ⅰ/Ⅱ型断裂破坏内聚单元参数的确定和应用

建立了铝合金板单搭接胶接接头的三维弹性有限元模型,通过与G-R解析模型的胶层剪应力和剥离应力分布对比分析,验证了有限元模型的有效性。经有限元仿真拟合铝合金板单搭接胶接接头静拉伸试验的载荷-位移曲线,获得了胶层Ⅰ/Ⅱ型混合失效模式下内聚力单元的断裂参数值和胶层渐进破坏的过程,将胶层内聚力单元断裂参数值应用于含双裂纹复合材料胶接修补结构中,预测了修补结构的静拉伸强度。结果表明,有限元模型预测的剩余强度与实验值的相对误差为3.8%,因此运用内聚力单元仿真胶层的方法是有效的,并为复合材料胶接修补结构的承载能力分析提供了有力的依据。     

旋翼调整片粘接强度分析与影响因素研究

详细分析了旋翼调整片粘接剥离破坏过程和应力分布变化,并研究了粘接宽度和胶层厚度对粘接强度的影响。使用共固化制备相应的粘接试样,通过剥离试验得到接头的破坏模式及载荷-位移曲线。研究结果表明:接头有限元数值分析结果与试验相契合,接头破坏形式为调整片粘接界面的破坏,破坏为从左向右和由边向中逐渐发生失效;粘接强度随胶接宽度的增加而提高,但增长速度逐步变缓,80 mm为较优搭接宽度值;粘接强度受胶层厚度影响较小,增加厚度时粘接强度先缓慢增加后下降。     

树脂基复合材料粘接工艺设计

介绍了复合材料粘接的几种方式,说明了粘接连接方式在复合材料构件中的优点及应用,并主要从树脂基复合材料胶接工艺中的接头形式、前处理工艺、表层纤维铺层方向、粘接长度、胶层厚度、材料性质等几个方面阐述对粘接性能的影响,并对粘接工艺进行优化设计,提高胶接质量.     

CFRP/DC04钢胶接接头弯曲特性数值分析

根据CFRP/DC04钢胶接接头的准静态三点弯曲试验,建立了胶接样件的有限元模型,采用ABAQUS/Explicit计算得到的模拟结果与试验结果具有良好的一致性,证明模型较好地重现了胶接接头在受载时的力学响应。基于模拟结果,对接头胶层的应力分布规律及损伤失效机理进行了分析,结果表明:在样件受横向弯曲载荷作用下,胶层各应力分布差异明显,法向应力σ集中分布在胶层两端;剪切应力τ13沿胶层长度呈中心对称分布;剪切应力τ23则集中于胶层的四个端角。由于粘接板的刚度和相对位置不同,前端胶层因承载较大的法向应力而最先发生了剥离破坏,并逐渐向尾端扩展。基于此,分析了粘接板件相对位置对胶接接头抗弯性能的影响,发现与CFRP置于顶部相比,将CFRP板置于底部可得到更好的接头韧性和更高的抗弯强度。     

复合材料补片胶接修复钢板影响参数仿真分析

在对钢结构进行胶接修复时,不同的胶接方案对修复结果有显著影响。为更好制定胶接修复方案,在ABAQUS中建立有限元模型,侧重探究补片尺寸和胶层参数对应力强度因子(SIF)和胶层应力的综合影响。分析表明,增加补片厚度和胶层剪切刚度都可以有效降低裂纹尖端应力强度因子,同时会增大胶层端部应力。增加补片厚度比增加胶层剪切刚度能得到更好的修复效果。补片厚度选在1.5 mm左右最佳,胶层剪切刚度选在5 GPa左右最佳。补片等宽修复对钢板有更好的补强效果,不建议对较厚的结构进行胶接修复。     

室内装饰设计用胶接接头的力学性能研究

对不同胶层厚度的胶接接头试件进行了加载试验.结果表明,随着胶层厚度增加,胶接接头试件的峰值荷载试验值和峰值荷载模拟值都呈现先增加后减小特征,在胶层厚度为0.5mm时取得最大值;随着胶层厚度增加,胶接接头试件的裂能试验值和断裂能模拟值都呈现先增加后减小特征,在胶层厚度为0.5mm时取得最大值,此时的试验值和模拟值的相对误...     

热-力载荷下复合材料/金属双面胶接接头界面力学模型

在温度和静拉伸载荷共同作用下,考虑胶层的材料非线性,建立了复合材料/金属双面胶接接头界面的力学分析模型,推导出弹性响应和塑性响应下胶层剪应力的分段表达式,使用胶层最大剪应变失效准则计算出胶层主导破坏的结构极限载荷,并与有限元数值结果进行对比和验证。分析表明,双面胶接接头应力分析理论模型与相关简化假设正确、合理。在此基础上,研究了复合材料/金属双面胶接接头在热-力载荷下的胶层剪应力分布特点、破坏模式和失效机理,为胶接结构的承载能力分析及结构改进设计提供理论依据。     

界面污染对复合材料层间性能的影响

采用双悬臂梁试验方法,研究了成型过程中界面污染对玻纤增强复合材料层间性能的影响,并采用基于虚拟裂纹闭合技术的有限元法对层间裂纹扩展过程进行了数值模拟。研究表明:界面污染试验件的层间Ⅰ型断裂韧性低于未污染试验件;界面污染试验件的测试结果发散性大于未污染试验件;虚拟裂纹闭合技术的模拟结果与试验结果吻合良好,可用于预测裂纹扩展载荷。     

钛合金‑芳纶纤维复合材料单搭接胶接接头渐进破坏分析

采用芳纶纤维复合材料与钛合金制备单搭接胶接连接实验件。利用万能实验机、DIC、应变采集系统等手段,对胶接接头的极限载荷、应变场、应变分布和破坏模式进行表征,分析了拉伸载荷下胶接接头的应变分布规律和复合材料层合板刚度折减规律,探究了异质材料单搭接胶接接头的破坏过程。结果表明,胶接接头破坏模式为搭接接头两端胶层界面破坏,中间部位复合材料层间破坏。接头破坏过程为渐进破坏,受载时复合材料端头产生较大的剪切应变,裂纹在此处萌生,并不断向钛合金端头扩展,扩展部位复合材料层合板刚度不断折减,直到搭接面积过小胶层突然发生界面破坏。     

冲击载荷作用下胶层厚度对金属双搭接胶接接头应力分布的影响

采用LY12铝合金材料在Ansys12.0软件平台上建立环氧树脂胶粘剂双搭接胶接接头有限元模型进行分析,着重考察了在冲击载荷作用下胶层厚度的改变对胶接接头应力分布的影响。研究结果表明:在一定范围内,随着胶层厚度的增加,胶接接头中最大应力值逐渐下降,而最小应力值开始先下降,在胶层厚度为0.4 mm时最小,之后应力值又继续增大,且最大应力值总是出现在胶层界面的边缘处;在冲击速率为3.4 m/s时,胶接接头在0.4、0.6 mm的胶层中节点的轴向应力S_x、剥离应力S_y、剪切应力S_(xy)、第一主应力S_1、等效应力S_(eqv)随着胶层厚度的增加,波动范围变窄,应力峰值也变小,而胶层厚度为0.2 mm时应力值波动异常剧烈,峰值很大。     

胶接面纤维铺层角度对复合材料胶接应力和强度影响分析

为研究复合材料胶接面铺层对接头强度的影响,以单搭接接头为研究对象,通过铺层设计使接头的被粘物具有相同的拉伸模量和弯曲模量,但胶接面的铺层角度不同,使用有限元法对不同铺层的接头进行建模,分析接头胶接面和胶层的应力,引入Tsai-Wu失效因子对胶接面铺层进行评估。结果表明:胶接面铺层角度对应力分布有一定影响,0°胶接面会造成较大的胶层应力,但胶接面的应力和失效因子较小;90°铺层下胶层应力最小,但胶接面的应力和失效因子水平较高;45°下胶接面的失效因子和胶层应力水平介于两者之间。通过与实验结果对比,得出了胶接面铺层角度影响接头强度及破坏模式的一般性规律。     

钢-玻璃单端面胶接接头剪切受力的几何参数分析

采用单端面拉伸剪切试件进行试验,模拟了钢-玻璃组合I形梁胶接接头的受力特性,观察了结构胶的破坏模式和局部破坏现场,测定了硅酮结构胶剪切力学性能随着胶接长度、厚度和宽度的变化规律。研究结果表明:当胶接长度为30 mm时,易受剥离作用的影响,当胶接长度大于30 mm时,剥离作用可忽略不计;随胶接长度的增加,接头的极限承载力线性增加,承载力提高的梯度约8.75 N/mm,而极限位移变化不大;随着胶接厚度的增加,接头的极限承载力以约41 N/mm的梯度线性降低,而极限位移以约2.6 mm/mm梯度线性增加;随胶接宽度的增加,接头的极限承载力显著提高。     

胶层局部缺陷对胶接接头承载能力的影响研究

针对汽车车身中应用日益广泛的钢板胶接结构,通过实验得到了不同胶层局部缺陷对接头承载能力的影响规律,进而采用接头的三维弹塑性有限元模型,解释了实验结果,并提出了接头承载危险系数(K)的概念。研究结果表明,胶层为四角缺陷时,接头处的危险系数随缺陷面积的增加而增大(从0.66增加到0.91),接头的断裂强度由8640N降低到8121N;胶层为中央缺陷时,接头处的危险系数随中央缺陷面积的增加增幅较小,接头承载能力基本不变。     

复合材料胶接（下）

三、胶接接头设计1．胶接接头设计的基本原则归纳起来，胶接接头设计的基本原则有：（a）力求胶层受力均匀，避免或减小应力集中；（b）尽可能使胶层承受剪切力和拉伸压缩力，避免避裂力和剥离力；（c）合理地增大度接面积，提高接头的承载能力；（d）避免冲击载荷；（e）对层状制品的胶接要防止层间剥离；（f）应选择线热膨胀系数与复合材料一致的胶粘剂，或加一定填料改性；（g）应综合考虑接头的工艺性、经济性和环境影响，适当采用胶一铆，胶一焊和胶一螺栓等混合胶接形式。2．胶粘接接头的结构形式接头的结构形式有多种多样，以被粘物…     

基于有限元法的高分子材料套接胶接结构的研究与应用

套接胶接结构广泛地应用于医疗器械的粘接结构中，为了研究及预测套接胶接结构的强度及失效行为，以医疗器械中常用的三通配件及聚氯乙烯（PVC）管粘接件为例，通过对套接胶接结构的有限元模型的建模，实现粘接接头的失效载荷预测以及进行失效过程中应力的变化及失效行为的研究。结果表明：通过使用TIE约束可将三通、胶层及PVC管体相连接，赋予材料性质后，可较为真实地模拟出测试件实际拉伸及断裂的过程。通过软件中SDEG数值的输出，分析出胶层开始失效的位置及粘接强度下降的原因；通过导出最终失效载荷的数值与位移的关系，分析出随位移的增长粘接强度的变化情况并通过试验验证了预测的准确性。     

FRP汽车储气罐缠绕参数对力学性能的影响

在设计商用车所使用的FRP汽车储气罐时,通过选取不同的玻纤缠绕参数、碳纤缠绕参数和胶接接头参数,运用有限元分析探讨缠绕参数与力学性能之间的交互效应,为设计新型FRP汽车储气罐中相关参数的选取提供参考。结果表明:筒身的玻璃纤维以及碳纤维缠绕层数推荐布置为4到6层,纤维的缠绕角以不同的缠绕次序交叉缠绕较佳;胶接接头中胶层厚度增加会减缓胶层损伤,但过厚会使得胶层的刚度下降,胶接长度推荐设置为40 mm。