端部受沖擊的膠接接頭應(yīng)力響應(yīng)分析.pdf

1、　　本文基于有限元法,以膠接對(duì)接接頭為研究對(duì)象,建立對(duì)接接頭受埃佐沖擊時(shí)的彈塑性模型,利用有限元軟件分析了沖擊速率、沖擊塊質(zhì)量,膠粘劑性能、膠層厚度和沖擊作用點(diǎn)等因素對(duì)膠層的應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)的影響。主要結(jié)論如下：
　　1) 采用有限元軟件ANSYS及其非線性分析模塊LS-DYNA對(duì)膠接接頭在埃佐沖擊試驗(yàn)中的應(yīng)力響應(yīng)情況進(jìn)行數(shù)值分析。結(jié)果表明：金屬對(duì)接接頭在受到埃佐沖擊載荷時(shí),膠層上下兩部分的應(yīng)力趨于對(duì)稱,并且離膠層中心越遠(yuǎn)其應(yīng)力越

2、大。隨著沖擊時(shí)間的持續(xù),膠層中心各節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)力都是先急劇上升,達(dá)到一定值后上升速率趨于平緩,直至達(dá)到應(yīng)力峰值,最后又急劇下降直到?jīng)_擊作用時(shí)間結(jié)束。
　　2) 采用有限元軟件ABAQUS,以線性Drucker-Prager屈服判據(jù)為基礎(chǔ)建立彈性沖擊模型,研究不同沖擊速率下對(duì)接接頭受埃佐沖擊時(shí)膠層的應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)情況,得出結(jié)論：隨著沖擊速率的增大,剛度下降率和應(yīng)變率的上升速率增大,等效應(yīng)力的上升速率越大,膠層的上邊緣達(dá)到等效應(yīng)力峰

3、值的時(shí)間越早。由膠層兩端部單元的等效應(yīng)力響應(yīng)曲線可知,在沖擊速率為 3.2m/s 時(shí),等效應(yīng)力的上升速率和應(yīng)力峰值都較低,比較適合用于對(duì)接接頭的埃佐沖擊試驗(yàn)。
　　3) 采用有限元軟件ANSYS,膠層的應(yīng)變率敏感性用Cowper–Symonds本構(gòu)模型來考慮,建立受埃佐沖擊對(duì)接接頭的彈塑性模型,分析沖擊速率對(duì)膠接接頭應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)的影響,得出結(jié)論：沖擊速率越大,膠層的應(yīng)力上升越快,受相同沖擊作用時(shí)間,其等效應(yīng)力也越大。當(dāng)沖擊速率

4、為 3.2m/s 時(shí),膠層的屈服應(yīng)力近似等于屈服強(qiáng)度,之后隨著沖擊速率的增大,等效應(yīng)力的屈服點(diǎn)也隨之上升,即沖擊速率越大,則膠層的屈服強(qiáng)度越高。
　　4) 研究了沖擊速率為 3.2m/s 時(shí)不同沖擊塊質(zhì)量對(duì)膠層的應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)的影響,結(jié)果表明：在此沖擊速率下,增大沖擊塊質(zhì)量,應(yīng)力上升速率和應(yīng)力峰值都有所上升,且膠層等效應(yīng)力的屈服點(diǎn)也有所提高,但是其上升幅度較小。
　　5) 當(dāng)沖擊速率和沖擊塊質(zhì)量分別為 v=3.2m/s,

5、m=2.5kg 時(shí),研究不同膠粘劑力學(xué)性能對(duì)對(duì)膠層應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)的影響。得出結(jié)論：在膠層彈性變形階段,等效應(yīng)力與彈性模量成正比；在塑性變形階段,膠層的硬化模量越大,屈服強(qiáng)度越高,應(yīng)力上升速率和應(yīng)力峰值也越高,受沖擊載荷時(shí)其抗沖擊強(qiáng)度越大。
　　6) 在上節(jié)的基礎(chǔ)上,研究了膠層厚度對(duì)接頭受埃佐沖擊時(shí)膠層的應(yīng)力和應(yīng)變響應(yīng)的影響,得出結(jié)論：隨著膠層厚度的增大,膠層的等效應(yīng)力上升速率降低,受相同沖擊作用時(shí)間,其等效應(yīng)力越小,說明適量增大

6、對(duì)接接頭的膠層厚度,可以提高其抗埃佐沖擊時(shí)的斷裂韌性,有利于抵御破壞。
　　7) 研究了沖擊作用點(diǎn)對(duì)對(duì)接膠接接頭受埃佐沖擊時(shí)膠層的應(yīng)力響應(yīng)的影響,得出結(jié)論：沖擊點(diǎn)為L(zhǎng)-2時(shí),膠層的正應(yīng)力峰值最大,沖擊作用點(diǎn)為L(zhǎng)-1時(shí),其剪應(yīng)力峰值最大；沖擊作用點(diǎn)離膠層的距離越遠(yuǎn),受埃佐沖擊作用時(shí)其等效應(yīng)力越小。
　　8) 建立了對(duì)接膠接接頭受埃佐沖擊的彈塑性失效模型,分析了膠粘劑-5 對(duì)接接頭受沖擊時(shí)膠層的應(yīng)力響應(yīng)情況,結(jié)果表明：(1)

7、膠層上下兩端的應(yīng)力基本上呈現(xiàn)對(duì)稱趨勢(shì),距離膠層中心越遠(yuǎn),膠層上的應(yīng)力越大；(2)沿膠層厚度方向上,離沖擊作用點(diǎn)越遠(yuǎn),膠層的正應(yīng)力峰值越大；(3)沿膠層高度方向上,膠層的應(yīng)力峰值先逐漸增大后降低,且距離上下兩端部邊緣越近,應(yīng)力上升速率和應(yīng)力峰值越大。
　　9) 采用彈塑性失效模型,研究了三種不同膠粘劑的對(duì)接接頭受埃佐沖擊時(shí)其膠層的應(yīng)力響應(yīng)情況。結(jié)果表明：三種膠粘劑粘接的對(duì)接接頭受埃佐沖擊載荷時(shí),正應(yīng)力的峰值的大小順序?yàn)?adhes