粘接結(jié)構(gòu)蠕變特性及疲勞壽命研究.pdf

1、粘接技術(shù)作為異于焊接和鉚接等傳統(tǒng)連接技術(shù)的一種連接技術(shù)，具有一系列的優(yōu)異性能，從而廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。粘接技術(shù)的廣泛應(yīng)用必然對粘接結(jié)構(gòu)的可靠性提出了更高的要求。粘接結(jié)構(gòu)作為承受載荷的部件，必然長期工作在受載情況下，從而會發(fā)生過度變形和斷裂導(dǎo)致失效。因此對粘接結(jié)構(gòu)最易發(fā)生的過度變形形式—蠕變和常見的斷裂形式—疲勞斷裂的研究成為熱點(diǎn)。
　　本文在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，在粘接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試平臺上完成一系列粘接結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，

2、蠕變實(shí)驗(yàn)以及疲勞循環(huán)實(shí)驗(yàn)。通過大量實(shí)驗(yàn)，分析影響粘接結(jié)構(gòu)粘接強(qiáng)度的因素，粘接結(jié)構(gòu)的蠕變特性，粘接結(jié)構(gòu)在交變載荷下的疲勞特性，為粘接結(jié)構(gòu)在工業(yè)應(yīng)用中的推廣提供參考依據(jù)。通過對粘接結(jié)構(gòu)的蠕變模型的研究，以及粘接結(jié)構(gòu)疲勞壽命模型的研究，為粘接結(jié)構(gòu)的工業(yè)生產(chǎn)與應(yīng)用提供理論分析方法。
　　首先，對粘接層厚度不同的對接結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行了單軸拉伸實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，對接結(jié)構(gòu)試件的極限拉伸強(qiáng)度隨著粘接層厚度的增加，先增大后減小，最大拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)在粘接層厚

3、度為0.2mm處，并且發(fā)現(xiàn)在粘接層厚度為0.4mm-1.2mm的區(qū)間內(nèi)，粘接強(qiáng)度的變化較小，從而確定所有蠕變實(shí)驗(yàn)和疲勞循環(huán)實(shí)驗(yàn)的粘接層厚度為1mm。對相同的對接結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行了不同加載速率的單軸拉伸實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，在加載速率為2.5MPa/s至20MPa/s范圍內(nèi)，對接結(jié)構(gòu)的彈性模量隨著加載速率的增大而減小，彈性模量最大值與最小值的差值為平均值的9.02％。并且發(fā)現(xiàn)對接結(jié)構(gòu)試件的極限拉伸強(qiáng)度與加載速率之間不存在明顯規(guī)律，粘接強(qiáng)度最大值與最

4、小值的差值為平均值的8.97％。
　　其次，對環(huán)氧樹脂膠黏劑和環(huán)氧樹脂膠—不銹鋼對接結(jié)構(gòu)的啞鈴型試件，進(jìn)行了不同載荷的單軸蠕變實(shí)驗(yàn)。兩種情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表明，對接結(jié)構(gòu)的蠕變比膠體較明顯，兩者的蠕變行為相差最大時(shí)，對接結(jié)構(gòu)試件的初始應(yīng)變比膠體試件初始應(yīng)變大7.03％，對接結(jié)構(gòu)試件最終應(yīng)變比膠體試件最終應(yīng)變大7.38％。采用粘彈性多重積分的Onaran模型，對環(huán)氧樹脂膠體以及環(huán)氧樹脂膠—不銹鋼對接結(jié)構(gòu)的蠕變特性進(jìn)行了分析，模型能很

5、好地描述實(shí)驗(yàn)過程，此方法適合分析環(huán)氧樹脂膠及環(huán)氧樹脂膠—金屬對接結(jié)構(gòu)的蠕變行為。
　　最后，對環(huán)氧樹脂膠—不銹鋼對接結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行了固定應(yīng)力比、三角形加載波形、固定疲勞周期和不同應(yīng)力幅值的疲勞壽命實(shí)驗(yàn)，得到了試件疲勞壽命隨應(yīng)力幅值的變化規(guī)律。采用基于斷裂力學(xué)的疲勞裂紋擴(kuò)展模型，對對接試件的疲勞壽命進(jìn)行了研究，通過有限元法獲取該模型的基本參數(shù)，并通過疲勞壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定該模型核心參數(shù)。并對該模型的可靠性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)該模型能描述