膠接接頭濕熱環(huán)境耐久性試驗與建模研究.pdf

1、本文以環(huán)氧樹脂結構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，主要開展以下幾個方面的工作:
　　(1)以非平衡單搭接接頭為研究對象，選取性質差異明顯的三種環(huán)氧樹脂結構膠粘劑，通過實驗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，并測試其經歷環(huán)境退化后的殘余強度;通過MATLAB(R)軟件編程，采用響應面法研究不同影響因素對接頭靜態(tài)破壞強度和失效位移的影響，并對接頭的失效表面進行了宏觀目測觀測

2、和掃描式電子顯微鏡微觀樣貌分析，進一步研究其失效機理;
　　(2)采用數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，對經歷環(huán)境退化后的不同結構膠粘劑單搭接接頭的靜態(tài)剪切強度進行測試;采用雙線性內聚力模型，對接頭中膠層內部裂紋擴展過程進行建模仿真;通過試驗-數值仿真聯合分析方法，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聚力模型，模擬接頭中膠層的老化過程，并將數值仿真結果與試驗結果進行驗證，進一步研究了膠層內部應力

3、在循環(huán)溫度老化環(huán)境作用后的變化情況;采用響應面分析方法，研究膠粘劑屬性和環(huán)境因素對膠層內聚力參數退化的影響;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，設計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，獲得了相應的老化模型參數;通過設計制作彈簧加載夾具，實現了

4、結構膠粘劑和膠接接頭試件濕-熱-力聯合老化環(huán)境的實驗室模擬;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，實現了對膠接接頭環(huán)境退化過程的三維數值模擬;將數值仿真結果與試驗結果進行了對比和驗證，并對環(huán)境老化過程中膠層內部的水分擴散、應力和蠕變分布狀態(tài)進行了討論和分析;
　　(4)對經歷環(huán)境老化后的膠粘劑和膠接接頭試件開展準靜態(tài)拉伸加載試驗，為接頭退化后殘余強度預測提供了必要的模型參數;分別建立膠接接頭在濕