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文檔簡介
1、本文首次以膠接夏比(Charpy)試樣為研究對象,采用試驗與數值模擬相結合的方法,以優(yōu)化接頭結構、提高膠接接頭沖擊性能為目標,在綜述國內外膠接接頭動態(tài)力學性能研究現狀的基礎上,探討了固化工藝、膠層厚度、鋼被粘物表面粗糙度及石墨填料對膠接接頭沖擊韌度的影響,以及在沖擊載荷下膠接接頭應力分布隨時間的變化。 首先探討了固化工藝對膠接夏比接頭沖擊韌度測試值影響。在膠粘劑固化過程中,膠粘劑的固化程度、膠層內應力的產生以及固化產物的性質等共
2、同作用,間接影響膠接接頭的抗沖擊性能好壞。試驗結果表明,固化溫度從60℃增加到120℃時,沖擊韌度值變化顯著:當固化時間為1 h時,結構鋼膠接接頭的沖擊韌度先隨固化溫度的提高而有所上升,在90℃時達到最大值,其后隨溫升而降低;且固化時間為2h的測試結果峰值與1h的相比在稍低的溫度下即出現。并通過正交試驗確定了最佳固化工藝; 用不同的砂紙?zhí)幚礓摫徽澄锉砻?,研究表面粗糙度對沖擊韌度測試值的影響。結果表明,在所研究范圍內,粗糙度剛開始
3、增大時,接頭沖擊韌度明顯提高,隨著粗糙度的繼續(xù)增大,接頭沖擊韌度逐漸回落,且在Ra=0.4μm(600 號砂紙打磨)時接頭沖擊韌度最大。該現象可從膠粘劑在粗糙表面的“機械嵌合”及膠液對基體表面潤濕度的共同作用來解釋。 膠層厚度對沖擊韌度測試值的結果表明,在膠層厚度0.2 至1.0mm 之間時,適當增加膠層厚度可以提高沖擊韌度測試值,沖擊韌度與膠層厚度的關系呈單峰曲線,當膠層厚度為0.4mm時沖擊韌度最大。膠層厚度增大,有助于吸收
4、更多沖擊功;但太厚的膠層內會存在過多的缺陷反而對接頭粘接強度帶來不利。 研究了石墨/環(huán)氧樹脂導電膠膠接接頭的沖擊韌度。在環(huán)氧樹脂基體中添加鱗片石墨,隨著石墨含量的增加,測試值先增大后減小,在石墨添加量為20%達到峰值,相比純樹脂膠接接頭的沖擊韌度提高了71.4%,是由于石墨粒子對環(huán)氧樹脂有一定的增韌作用;樹脂中添加了不同粒度的石墨,發(fā)現改變了接頭的破壞類型,且100 目石墨對應的接頭沖擊韌度最好。 采用有限元模擬膠層厚度
5、對膠接接頭沖擊載荷下應力分布的影響,結果表明,接頭的受撞擊部位和背部粘接邊界區(qū)承受應力最大,為最危險區(qū)域;膠層厚度為0.4mm時,膠層受撞擊點及其他各點的等效應力峰值最理想,而膠層太薄和太厚都對接頭不利。 有限元模擬了被粘物表面粗糙度對單搭接接頭拉伸剪切載荷下應力分布的影響.結果表明,Ra 從0.04mm 變?yōu)?.08mm時,各應力的峰值普遍隨輪廓算術平均偏差Ra的增大而升高;界面的表面形貌使膠層和被粘物上相鄰點的Sy和Sxy
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