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载荷对两种车用粘接剂耐候性影响的研究

载荷对两种车用粘接剂耐候性影响的研究

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作者：蔡亮吉林大学

学位级别：硕士

随着新型轻质金属材料、复合材料等被广泛的应用于汽车制造业中,传统的连接技术如焊接、铆接等在连接异种材料、保证连接表面处光滑平整等方面显得捉襟见肘,而粘接技术却能充分利用其优势连接难于焊接的材料以及异种新型材料等。可是事... 详细信息

随着新型轻质金属材料、复合材料等被广泛的应用于汽车制造业中,传统的连接技术如焊接、铆接等在连接异种材料、保证连接表面处光滑平整等方面显得捉襟见肘,而粘接技术却能充分利用其优势连接难于焊接的材料以及异种新型材料等。可是事实上粘接剂在连接汽车结构部件上却鲜有使用,除了影响粘接剂的破坏强度因素众多外,建立一种能够准确地预测粘接结构疲劳使用寿命的方法是当前粘接技术研究的关键。本文结合某企业提供的两种粘接剂Sikaflex265和ISR7008的研究项目,通过人工加速耐候性实验对两种粘接剂的耐候性进行研究,寻求一种能预测两种粘接剂使用寿命的方法以指导工程应用。首先,本文提出了粘接剂的耐候性实验研究方法;然后,通过分析实验数据研究空载和加载条件下的两种粘接剂的耐候性;最后,分别得出两种粘接剂的破坏强度随耐候性实验周期数和载荷大小变化的关系经验公式。根据上述的课题研究思路,本文主要完成以下几方面的内容:第一,提出粘接剂耐候性的实验研究方法。查阅标准《GB/T 7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度试验方法》,本文设计了粘接剂耐候性的实验研究方法。首先设计了三种粘接接头形式:0°搭接试件、90°和45°对接试件,分别代表受纯剪应力、纯拉应力以及拉应力与剪应力之比为1:1的三种受力形式的粘接试件;然后,制定一套完善的粘接工艺流程,以减小实验中影响破坏强度的其他因素干扰。第二,空载条件下,研究两种粘接剂的耐候性。首先根据DIN50015标准确定两种粘接剂的人工加速耐候性实验的气候条件和实验周期,再对粘接试件进行耐候性实验和拉伸实验,记录每个粘接试件的断面破坏形式和破坏强度;然后对比分析两种粘接剂在各耐候性实验周期时的断面破坏形式,利用样本平均值与标准偏差来验证每组粘接试件实验数据的可靠性,并根据曲线变化趋势选择两种函数,采用最小二乘法得出两种粘接剂的破坏强度随耐候性实验周期变化的拟合曲线;最后,对两种粘接剂的拟合曲线进行修正,得到优化后的经验公式,总结了两种粘接剂耐候性的影响规律。第三,研究载荷对两种粘接剂耐候性的影响。本文在研究气候条件对粘接剂的破坏强度有影响的基础上,又深入探讨了载荷对两种粘接剂耐候性的影响。为此,提出一种耐候性实验加载方法并设计了相关实验加载装置。对比分析了两种粘接剂的断面破坏形式随载荷大小的变化,并通过采用最小二乘法拟合实验数据发现两种粘接剂的破坏强度随着载荷增加逐渐降低,说明载荷对耐候性条件下的两种粘接剂的断面破坏形式和破坏强度有很大影响;最后,本文对两种粘接剂的破坏强度随载荷变化的拟合曲线进行了修正,得出了优化后的经验公式,从而更好地指导工程人员在选择这两种粘接剂时充分考虑车辆运行期间气候条件和载荷对粘接结构的影响,保证车辆运行期间的安全可靠,也为后续建立两种粘接剂的人工加速耐候性实验与自然耐候性实验的相关性模型提供依据。

关键词：车身轻量化车用粘接剂耐候性载荷破坏强度实验

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两种不同车用粘接剂的载荷老化特性研究

两种不同车用粘接剂的载荷老化特性研究

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作者：郭守武吉林大学

学位级别：硕士

随着汽车产业向着轻量化以及环境友好的方向发展,在汽车工业中更多的选择复合材料等新型轻质材料,而传统的点焊、铆接、焊接等连接方式难以满足异种新型材料及同种新型材料之间的连接及确保连接接头处的平整度要求。粘接技术的众多优势... 详细信息

随着汽车产业向着轻量化以及环境友好的方向发展,在汽车工业中更多的选择复合材料等新型轻质材料,而传统的点焊、铆接、焊接等连接方式难以满足异种新型材料及同种新型材料之间的连接及确保连接接头处的平整度要求。粘接技术的众多优势恰好能够弥补传统连接方式目前所不能解决的缺陷,目前,国内外学者对于粘接技术的研究多集中在粘接接头的强度和环境老化方面,但对于载荷尤其动载荷对粘接剂的老化方面影响的研究涉及较少。本文首先通过载荷对粘接剂及金属力学性能衰减的测试实验,发现金属与粘接剂的疲劳现象存在明显的不同。粘接剂在不同载荷水平作用下,其破坏强度的衰减规律是不同的,而金属则没有强度上的变化,现有的关于金属研究的疲劳理论还不足以研究粘接剂。因此,本文设计相关合理试验研究两种粘接剂在动载荷作用下其力学性能衰减的规律,总结两种粘接剂的载荷老化特性。本课题基于某企业与本课题组合作研究准静态对标的高速动车组侧窗、前风挡玻璃粘接结构及强度设计方法所提供的Sikaflex-265和ISR-7008这两种粘接剂,参考相关粘接试验标准对两种粘接剂的载荷老化特性进行研究,得到两种粘接剂在动载荷作用下力学性能上的衰减规律。首先,本课题设计了参数一致性的粘接剂及金属的力学性能受载荷影响的测试试验,发现现有的关于金属研究的疲劳理论还不足以研究粘接剂;其次,通过设计两种不同粘接剂的载荷老化特性的实验研究方法,分析实验结果,得到两种粘接剂的载荷老化特性;最后,分析粘接试件的破坏形式和拉伸曲线的变化规律,并设计针对性实验对比研究两种粘接剂之间受载荷影响的程度大小和两种角度的粘接试件之间受载荷影响的程度大小。本文的实验设计方法、研究内容和详细分析的实验结果都可以为后续对于粘接剂的研究和工程应用提供基础性的指导和借鉴意义。根据上述研究思路,本课题主要完成以下几个方面的内容:一、设计动载荷对金属和粘接剂的力学性能影响的测试实验。对Q235钢哑铃型试件和SK粘接剂剪切粘接试件经过一定次数的疲劳试验之后进行拉伸实验,得到试件在疲劳试验之后的剩余强度。实验结果发现,两种材料的破坏强度受载荷的影响存在明显的不同,粘接试件的破坏强度在载荷作用下产生明显的下降,金属试件的破坏强度几乎不受载荷的影响,两者的疲劳现象显然不同,因此现有的关于金属研究的疲劳理论还不足以研究粘接剂的疲劳耐久性。本文有必要设计相关合理试验得到除环境外载荷对粘接剂的老化影响规律。二、设计两种粘接剂载荷老化特性实验研究方法及确定载荷老化实验参数。本课题根据相关标准《DB/T7124-2008胶粘剂拉伸剪切试验方法》采用纯剪切应力、纯拉伸应力的粘接试件接头形式,实验采用控制变量法,严格控制粘接流程以排除其他干扰因素的影响。疲劳试验和载荷老化实验采用拉-拉试验力的应力控制方法,选取正弦波形,试验频率通过测试不同载荷水平及不同频率下胶层内部的温度变化,分析实验结果确定频率为5hz。设计已选定试验所需大型仪器的专用的工装夹具。三、粘接剂载荷老化特性研究。首先确定两种粘接剂两种角度粘接试件的载荷水平,测定各载荷水平下的疲劳循环次数,将对应载荷水平下的疲劳循环次数均分为数段,然后进行载荷老化试验和拉伸实验,分析试验数据结果,作出拟合曲线,总结粘接剂的载荷老化特性规律。两种粘接剂Sikaflex-265和ISR-7008的两种角度纯拉伸和纯剪切粘接试件的载荷老化实验结果均呈现了同样的规律,剩余强度总体上均出现了明显的下降。四、对比分析两种粘接剂之间的载荷老化特性。分析粘接剂断面破坏形式随老化载荷水平的变化规律发现在经过载荷老化实验后的断面破坏形式基本是内聚破坏形式,随着载荷水平的增加,粘接试件的破坏断面中间位置处出现了局部的界面破坏。拉伸曲线随老化载荷水平和疲劳循环次数的增加呈现出一定的规律性,通过设计合理的对比试验,发现Sikaflex-265粘接剂受载荷老化的影响比ISR-7008粘接剂更大,剪切粘接试件较拉伸粘接试件受载荷老化的影响程度更加严重。

关键词：车身轻量化车用粘接剂载荷老化破坏强度总结规律设计实验

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两种车用粘接剂相对不同基材粘接性能的研究

两种车用粘接剂相对不同基材粘接性能的研究

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作者：陶士振吉林大学

学位级别：硕士

车身轻量化已成为现代汽车工业应对能源危机的重要举措,随着各种新型材料在车身结构中的广泛应用,传统的材料连接技术遇到了瓶颈,粘接技术具有工艺简便、经济高效、减轻车身重量、降低能源消耗、缓震降噪、连接部位应力分布均匀、适用... 详细信息

车身轻量化已成为现代汽车工业应对能源危机的重要举措,随着各种新型材料在车身结构中的广泛应用,传统的材料连接技术遇到了瓶颈,粘接技术具有工艺简便、经济高效、减轻车身重量、降低能源消耗、缓震降噪、连接部位应力分布均匀、适用于异种材料连接的优点,在车身结构接头连接中扮演着越来越重要的角色。粘接结构在各种因素影响下会发生内聚破坏或者界面破坏,其中,内聚破坏发生在粘接胶层内部,与粘接剂本身固有的强度有关,而界面破坏发生在粘接基材的界面处,与粘接剂相对粘接基材的粘接性能有关。由于现有的软件很难实现界面破坏形式的仿真分析,因此,本文面向车身粘接结构的实际工况,设计了一系列专门的实验来研究两种车用粘接剂相对不同基材的粘接性能,主要工作如下:首先,为了探究载荷对粘接性能的影响,本文设计并加工了不同粘接角度的铝合金试件,包括0°搭接试件、90°对接试件以及45°斜接试件,通过粘接角度的变化改变接头粘接胶层的受力形式,分别用于研究纯剪切应力状态、纯拉伸应力状态以及拉剪组合应力状态下两种车用粘接剂相对铝合金-铝合金基材的粘接性能;由于不锈钢、碳钢材料加工成大尺寸试件困难,加工成薄片试件又会在拉伸过程中容易发生变形,因此本文将不锈钢、碳钢材料设计加工成片状基材,粘接在铝合金加载块上,实现测试粘接剂相对铝合金-不锈钢、铝合金-碳钢基材粘接性能的目的;由于片状基材两侧均需要涂抹粘接剂,为了保证两侧粘接胶层厚度的均匀一致性,本文还设计了一种片状基材的粘接方法;基于以上研究,本文又设计了高温与低温环境下的纯拉伸、纯剪切以及拉剪组合实验,探究了温度对粘接性能的影响。通过实验研究,本文不仅得到了载荷与温度对两种车用粘接剂相对不同基材粘接性能的影响,而且通过界面破坏百分比得到了载荷与温度对粘接性能的影响程度。

关键词：车用粘接剂不同基材粘接性能应力状态温度

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