结构胶粘剂Ⅰ型断裂性能湿热老化行为研究

发布时间：2020-06-23 14:43

【摘要】：随着轻量化概念和异种材料连接需求的提出,结构粘接技术在诸多工程领域得到了广泛的应用。与传统的连接方式,诸如焊接、螺栓连接和铆接等相比,胶接技术有着不削弱母材、连接区域应力分布均匀和抗疲劳性好等优点。与此同时,由于胶粘剂高分子聚合物的材料特性,在长期湿热、辐射和酸碱等环境下,其力学性能会发生不同程度的退化。因此,为了提高结构胶接技术的可靠性和适应性,有必要对胶接结构在长期复杂环境下的多物理场耦合退化行为进行研究。由于湿热环境引起的胶粘剂性能退化会导致裂纹扩展性质与未老化的胶层不同,且鉴于国内研究湿热环境对胶接接头粘接性能的影响的工作相对较少,因此本文选择这一研究的课题开展研究。本文以建立湿热环境下退化的内聚力模型表征结构胶粘剂I型断裂特性为研究目标,首先通过对胶粘剂和铝合金哑铃型试件进行制备和测试,分别得到未老化胶层的准静态力学参数和相应铝合金基底的弹塑性参数;随后设计开展胶粘剂升温环境吸水老化试验,测定其水分扩散和吸湿膨胀特性,以及湿热环境引起的强度退化行为。随后,分别对常温常湿/高温高湿环境下闭合/敞面双悬臂梁开展I型断裂加载试验,得到其经历环境老化前后的I型断裂参数;对未老化的闭合双悬臂梁试验结果,以试验和仿真的载荷位移曲线的标准误差估计为目标函数,而胶层和基底材料参数为设计变量,通过ISIGHT内置的多岛遗传算法进行参数识别,并采用响应面法构造近似模型来提高优化计算效率;结合胶粘剂湿热环境老化力学性能试验数据,建立基于退化内聚力模型的胶粘剂环境退化I型加载失效模型,并与相应I型加载断裂试验结果进行对比,从而对所建立模型的有效性和准确性进行验证。结果表明,本文所建立的采用完全耦合建模方法、结合退化内聚力模型的研究框架,可以对胶粘剂经历湿热环境老化后的I型断裂性能进行有效预测,从而为胶接结构的设计、应用和服役性能评价提供可靠的评估手段和预测方法。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O346.1

【参考文献】

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本文编号：2727482