【摘要】：隨著輕量化概念和異種材料連接需求的提出,結(jié)構(gòu)粘接技術(shù)在諸多工程領(lǐng)域得到了廣泛的應用。與傳統(tǒng)的連接方式,諸如焊接、螺栓連接和鉚接等相比,膠接技術(shù)有著不削弱母材、連接區(qū)域應力分布均勻和抗疲勞性好等優(yōu)點。與此同時,由于膠粘劑高分子聚合物的材料特性,在長期濕熱、輻射和酸堿等環(huán)境下,其力學性能會發(fā)生不同程度的退化。因此,為了提高結(jié)構(gòu)膠接技術(shù)的可靠性和適應性,有必要對膠接結(jié)構(gòu)在長期復雜環(huán)境下的多物理場耦合退化行為進行研究。由于濕熱環(huán)境引起的膠粘劑性能退化會導致裂紋擴展性質(zhì)與未老化的膠層不同,且鑒于國內(nèi)研究濕熱環(huán)境對膠接接頭粘接性能的影響的工作相對較少,因此本文選擇這一研究的課題開展研究。本文以建立濕熱環(huán)境下退化的內(nèi)聚力模型表征結(jié)構(gòu)膠粘劑I型斷裂特性為研究目標,首先通過對膠粘劑和鋁合金啞鈴型試件進行制備和測試,分別得到未老化膠層的準靜態(tài)力學參數(shù)和相應鋁合金基底的彈塑性參數(shù);隨后設(shè)計開展膠粘劑升溫環(huán)境吸水老化試驗,測定其水分擴散和吸濕膨脹特性,以及濕熱環(huán)境引起的強度退化行為。隨后,分別對常溫常濕/高溫高濕環(huán)境下閉合/敞面雙懸臂梁開展I型斷裂加載試驗,得到其經(jīng)歷環(huán)境老化前后的I型斷裂參數(shù);對未老化的閉合雙懸臂梁試驗結(jié)果,以試驗和仿真的載荷位移曲線的標準誤差估計為目標函數(shù),而膠層和基底材料參數(shù)為設(shè)計變量,通過ISIGHT內(nèi)置的多島遺傳算法進行參數(shù)識別,并采用響應面法構(gòu)造近似模型來提高優(yōu)化計算效率;結(jié)合膠粘劑濕熱環(huán)境老化力學性能試驗數(shù)據(jù),建立基于退化內(nèi)聚力模型的膠粘劑環(huán)境退化I型加載失效模型,并與相應I型加載斷裂試驗結(jié)果進行對比,從而對所建立模型的有效性和準確性進行驗證。結(jié)果表明,本文所建立的采用完全耦合建模方法、結(jié)合退化內(nèi)聚力模型的研究框架,可以對膠粘劑經(jīng)歷濕熱環(huán)境老化后的I型斷裂性能進行有效預測,從而為膠接結(jié)構(gòu)的設(shè)計、應用和服役性能評價提供可靠的評估手段和預測方法。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O346.1

【參考文獻】

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本文編號：2727482