复合材料层合板斜切型挖补修理试验

为研究拉伸载荷作用下不同挖补角和附加层数对复合材料胶接挖补修理接头刚度、强度、失效模式及关键位置应变变化的影响,开展了复合材料层合板斜切型挖补修理接头拉伸试验.采用一种碳纤维织物增强树脂复合材料作为母板与补片材料,一种改性环氧树脂胶膜作为胶层材料,设计了斜切挖补角分别为1.8°、2.6°、3.5°、4.4°,附加一附加层或二附加层的斜切型挖补修理试验件.拉伸试验结果表明,在1.8°至4.4°挖补角范围内,所研究的接头刚度和强度随挖补角的增大而减小.附加层数的增加能够有效提升接头的刚度及强度.接头的失效可以概括为四种模式,与挖补角及附加层数目相关。接头关键位置点的纵向应变变化能够动态反映接头的失效过程.     

铝锂合金/FM94胶接接头内聚力模型参数识别

为了正确预测铝锂合金/FM94胶接接头的强度与失效特征,采用ABAQUS软件建立胶接接头的内聚力仿真模型. 针对内聚力模型关键参数的确定问题,利用材料力学和断裂力学相关理论推导I、II型断裂失效形式下断裂能的计算公式;通过实验测定FM94胶接铝锂合金标准双悬臂梁（I型失效）和三点弯曲试样（II型失效）的力-位移曲线,计算并确定不同失效模式下的内聚力模型参数;采用三角形内聚力理论模型和所确定的模型参数进行双悬臂梁标准试样、三点弯曲标准试样及单搭接接头的强度与断裂失效过程的数值仿真. 结果表明：仿真结果与实验数据较一致,在不同加载速率下断裂载荷最大误差为4.4%,断裂位移最大误差为3.8%,验证内聚力模型参数确定方法合理,模型参数正确.     

钢铝板材压-胶复合连接性能

为提高钢铝混合轻量化车身结构中钢和铝异种材料的连接性能,对钢铝板材的压-胶复合连接技术进行仿真与实验研究.以A5052铝合金板和Q235钢板为被连接件,环氧树脂为胶粘剂,采用内聚力模型模拟胶层的失效行为,建立压-胶复合连接的剪切和剥离仿真模型.在实验验证仿真模型有效性的基础上,基于响应面近似模型对连接工艺参数进行多目标优化,得到关于剪切强度和剥离强度的Pareto前沿解集以及各参数的优化组合.结果表明:优化解集中的多个工艺方案均能保证连接点剪切强度在9 400 N以上,而剥离强度均在700 N以上.实验证明钢铝板材压-胶复合连接强度比无胶单独的压力连接提高一倍以上,且可以达到同条件下钢板焊接拉伸强度的80%左右.     

钢铝异质无铆钉粘铆复合连接胶层厚度分布

为了研究粘铆复合接头的胶层厚度对接头的成形质量和服役性能的影响,建立了无铆钉粘铆成形有限元模型,并通过实验验证有限元模型的有效性。利用有限元模型分析了接头成形后胶层的分布规律及接头成形过程中胶层的变化趋势,研究胶层厚度对接头成形的影响。结果表明:胶层厚度从接头底部中心到自锁处呈先增大后减小的趋势,其中底部圆角处胶层厚度最大;铆接过程中胶层厚度随冲头行程增加而变化;胶层厚度影响接头的自锁值与颈厚值。     

薄板铝合金的CMT焊接工艺

为了解决利用传统焊接方法焊接铝合金时容易造成生产效率低、焊接变形大以及夹钨、裂纹、气孔等缺陷,对6082-T6铝合金进行了冷金属过渡焊,并确定了最佳焊接工艺参数.利用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对铝合金的焊缝成型、显微组织与相组成进行了分析.利用维氏显微硬度计和万能拉伸试验机测量了焊接接头的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳焊接工艺参数下6082-T6铝合金焊缝成型良好,其焊缝组织主要由α-Al固溶体组成.焊接接头的拉伸断裂位置处于热影响区,其最高拉伸强度约为母材的61%,拉伸断口形貌为塑性断口.     

多壁碳纳米管增强环氧胶粘剂的性能

为了充分发挥陶瓷材料抗压性能好和碳纤维材料高比刚、高比强、耐冲击性能好等优点，实现两者稳定、高效的连接，采用多壁碳纳米管（MWCNTs）对环氧胶粘剂进行增强改性，探讨了MWCNTs添加量以及胶层厚度对CFRP-陶瓷接头剪切强度和断裂模式的影响。3D轮廓仪、旋转流变仪、综合热分析仪及胶接接头力学性能测试结果表明：MWCNTs提高了CFRP-陶瓷接头的剪切强度，当MWCNTs质量分数为1.00%、胶层厚度为0.5 mm时，接头剪切强度达到最大值20.01 MPa，提高了19.96%；同时，不同胶层厚度的CFRP-陶瓷接头经历不同的失效阶段，胶层厚度为0.5 mm，表现在搭接区端部胶层开裂，胶层厚度超过1.0 mm，表现在搭接区端部胶层开裂逐渐向胶层内部断裂过渡；在此最优含量下，改性后环氧胶粘剂固化反应速率最大、热分解温度最高、热稳定性最佳，热分解残余剩余率提高了9.57%，但是，纳米颗粒的增强效果与其团聚性能相关，随着纳米颗粒含量增加，改性效果反而降低。     

CFRP平-折-平胶接接头应力模型

以碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料平-折-平（FJF）胶接连接接头为对象,构造了圆弧段胶接梁单元,建立用于FJF胶接接头胶层应力分析的半解析模型,并与三维有限元模型胶层应力结果进行对比. 同时分析了胶层宽度和厚度对胶层应力的影响. 结果表明,利用半解析模型计算得出的胶层剥离应力和剪切应力分布与三维有限元模型获得的对应应力分布基本一致,搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力相较于三维有限元模型计算结果的误差绝对值分别为5.4%和3.7%,有着较好的计算精度. 搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力值在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而降低,在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低. 搭接区圆角胶层剥离应力和剪切应力值在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低,在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而增加. 该模型能够为碳纤维增强复合材料平-折-平胶接连接接头的应力分析提供一定的参考.     

基于FTIR分析的CFRP-铝合金粘接接头剩余强度预测

对CFRP-铝合金粘接接头在湿热环境下的老化行为及机理进行了研究.将接头在80℃/95％相对湿度环境下老化不同周期,然后进行准静态拉伸、剪切测试.分析总结接头剩余强度及失效形式变化规律,并结合胶粘剂红外光谱分析,揭示老化机理.结果表明:湿热老化造成接头强度显著下降,变化规律近似服从指数函数;老化前、后接头断面均以内聚失...     

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。     

泡沫铜夹层对铝合金压印接头的力学性能影响

泡沫金属由于其良好的缓冲、减震性,近年来在工业领域得到了越来越广泛的应用.为了研究泡沫铜夹层对铝合金压印接头的力学性能影响,本文采用5052铝合金对其进行压印连接试验,并添加不同厚度的泡沫铜夹层作为对比,通过静力学拉伸-剪切试验,对接头的成形质量、接头强度、失效位移、失效模式和能量吸收能力进行研究.结果表明:泡沫铜夹层对压印接头成形质量有一定的削弱作用;泡沫铜夹层可以很好地吸收压印接头所承受的拉伸-剪切力,可以增大板材所能承受的最大拉伸-剪切载荷,并且泡沫铜夹层的厚度越大,这种作用越明显;泡沫铜夹层可以提高压印接头的失效位移均值,且夹层厚度对其无显著影响;泡沫铜夹层对压印接头的能量吸收能力有明显的提升作用,并且泡沫铜夹层的厚度越大,接头能量吸收能力越大.     

CFRP加固铝的界面粘结性能

采用表面硅烷膜层技术制得了均匀厚度的硅烷膜层,并在此基础上以微波固化方式获得了碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝构件的胶接接头,其试样的抗拉伸强度平均值为213 MPa,优于采取室温固化方式获得的接头强度平均值206 MPa.采用X射线光电子能谱仪对接头断面成分进行分析,发现微波固化试样断面氧元素的含量明显低于常温固化试样,微波固化促使接头处大量含氧极性基团如羧基、羰基基团反应充分,是接头界面粘结性能提高的重要原因.     

铝镁合金单搭接胶接接头应力分布及强度预测

针对铝镁合金单搭接胶接接头,建立了剪滞解析模型,得到接头剪切应力的一般分析方法,利用有限元模型验证了该方法的有效性。在三维弹塑性有限元模型的基础上,分析了铝镁合金单搭接胶接接头剪切应力、Von-Mises等效应力在胶层厚度、宽度方向上的分布规律,结合试验探讨了胶粘剂类型、胶层厚度、胶接搭接长度对胶接结构连接强度的影响。所得结果对胶接工艺金属材料与胶层属性匹配、接头强度预测及胶接接头性能优化具有指导意义。     

火焰法原位生长碳纳米管增强TC4的熔融粘接性能

以不锈钢网,预浸料和热塑性树脂薄膜构筑加热粘接植入体,利用脉冲电阻熔接技术连接TC4合金。以火焰法原位制备的碳纳米管(CNTs)作为熔接界面的增强剂,借助扫描电子显微镜和静态接触角测试仪分别对改性前后的TC4合金表面形貌和粗糙程度进行分析。对表面改性后的TC4合金进行熔融粘接,并对熔接件进行单搭接拉伸剪切试验,以评估接头的强度。结果表明:CNTs改性后的TC4合金表面元素类别及含量发生改变,粗糙程度增加,接触角从61°上升到127°。TC4合金表面的CNTs涂层与聚醚酰亚胺(PEI)树脂形成机械互锁结构增强熔接接头的力学性能,使最大剪切强度(LSS)提升65.3%。接头失效分析显示,CNTs的存在使失效模式从层间分离转变为植入体断裂。     

大豆分离蛋白复合胶粘剂研制

对大豆分离蛋白—聚乙烯醇、大豆分离蛋白—白乳胶复合胶粘剂进行了研究 ,采用不同混合比例及添加其他助剂 ,得到较好性能和可生物降解的复合胶粘剂 ,为制造一次性植物纤维快餐盒打下基础 .主要研究了影响这种复合胶粘剂粘接木块的初粘力 (剪切和拉伸强度 )和粘接强度的因素 ,实验表明 :9.2 %浓度的大豆分离蛋白的初粘力 (剪切和拉伸强度 )优于 1 0 %浓度的聚乙烯醇胶和 33%浓度的白乳胶 ;大豆分离蛋白复合胶粘剂的初粘力主要与大豆分离蛋白含量有关 ,其最终粘接强度与胶液固含量正相关 .     

基于剩余强度的高速动车侧窗粘接强度校核方法

从工程应用角度出发,提出了一种基于剩余强度的高速动车组侧窗粘接结构强度校核方法,该方法采用人工加速老化试验与仿真分析相结合的方式,完成对粘接胶层的强度校核。采用执行程序完成校核结果的显示化,获得粘接胶层安全余量云图,方便设计人员参考。最后,通过实车模型验证了该强度校核方法的简单、有效性。     

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。     

含孔隙碳纤维/环氧树脂层合板力学性能模拟

为了探究孔隙率对织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板拉伸强度和压缩强度的影响规律,分别测量了孔隙率为0.33%、0.71%及1.50%的复合材料层合板的拉伸强度及压缩强度并进行有限元模拟.试验结果表明:随着孔隙率的增加,复合材料层合板的拉伸强度和压缩强度均呈下降趋势.建立了适用于织物纤维增强复合材料的静态力学强度的失效准则,结合刚度突然退化模型,通过引入不同孔隙率复合材料的基本强度参数,使用ABAQUS软件建立有限元模型,对不同孔隙率的织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的拉伸强度及压缩强度进行了较为准确的预测.     

钢-玻璃端面胶接接头的剪切力学性能研究

摘 要:采用两种试验方式测试了三种结构胶在玻璃端面胶接钢板工况下胶接接头的剪切力学性能。两种试验方式分别为双端面拉伸剪切试验(DFTST)和单端面拉伸剪切试验(SFTST),使用DFTST试验测试了3M DP190和硅酮999的胶接接头剪切力学性能,使用SFTST试验测试了硅酮992的胶接接头剪切力学性能随胶层长度的变化。结果表明：SFTST试验比DFTST试验简单宜行;硅酮结构胶剪切强度低但变形能力更好;竖直注胶方式可以很好地保证注胶质量;随着胶接长度的增加,破坏时的位移基本不变,剪切刚度正比例增加。试验为端面胶接结构的工程应用提供了合理的试验方式和数据参考。     

钢-玻璃端面胶接接头剪切力学性能研究

采用两种试验方式测试了3种结构胶在玻璃端面胶接钢板工况下胶接接头的剪切力学性能。两种试验方式分别为双端面拉伸剪切试验(DFTST)和单端面拉伸剪切试验(SFTST),使用DFTST试验测试了3M DP190和硅酮999的胶接接头剪切力学性能,使用SFTST试验测试了硅酮992的胶接接头剪切力学性能随胶层长度的变化规律。结果表明:SFTST试验比DFTST试验简单易行;硅酮结构胶剪切强度低但变形能力更好;竖直注胶方式可以很好地保证注胶质量;随着胶接长度的增加,破坏时的位移基本不变,剪切刚度正比例增加。试验为端面胶接结构的工程应用提供了合理的试验方式和数据参考。     

铝合金平板对接焊接接头变形及损伤行为研究

应用TIG焊获得焊缝质量良好的6061铝合金对接焊接接头,进行静态拉伸试验;试验结果表明,试样大多断裂在距焊缝熔合线边缘7～9 mm处的软化区;应用双孔微剪切试验与有限元结合获得焊接接头各微区的力学性能及损失参数,提供给有限元计算,建立静态拉伸试验的有限元模型,并与实际试验结果对比验证模型的正确性,在此基础上研究高匹配和低匹配焊接接头及试样相对宽度对焊接接头失效行为的影响,结果表明,对于低匹配焊接接头,接头越窄越容易失效,所以应尽量选择较宽的焊接接头;对于高匹配焊接接头,接头越窄,越不容易失效,所以建议应尽量选择较窄的焊接接头.