汽車車身設(shè)計與制造中,新材料和新結(jié)構(gòu)的使用對部件的連接技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn),膠粘連接以其眾多優(yōu)勢而不斷得到應(yīng)用。然而,膠粘連接的力學(xué)性能在不同載荷狀態(tài)下具有顯著差異,其在拉伸載荷下的斷裂韌性明顯低于剪切載荷,在一定程度上限制了膠粘連接的應(yīng)用位置。本論文以試驗研究、理論解析和有限元模擬相結(jié)合的方法,揭示不同載荷下膠粘連接中裂紋擴展的特征,提出抑制Ⅰ型斷裂時裂紋擴展的方法,探究其增韌機理,指導(dǎo)試驗設(shè)計并成功實現(xiàn)拉伸載荷下膠粘連接強度與韌性的提升。論文通過多角度加載試驗,獲得膠層處于不同載荷狀態(tài)時、膠接接頭的斷裂強度與能量吸收值,觀察膠層裂紋的起始位置與擴展過程以及斷裂面形貌,揭示不同斷裂模式時膠接接頭的力學(xué)特性。進(jìn)一步采用雙懸臂梁膠接試件進(jìn)行Ⅰ型斷裂試驗,針對部分結(jié)構(gòu)膠粘劑試驗中出現(xiàn)的膠層裂紋“粘-滑”不穩(wěn)定擴展行為,通過建立解析模型和進(jìn)行斷裂面微觀觀測,成功解釋其產(chǎn)生機理并在仿真模擬中再現(xiàn)這一現(xiàn)象�；跀嗔言囼炛锌偨Y(jié)的,裂紋擴展特征和膠接接頭強度與韌性的相關(guān)性,針對Ⅰ型斷裂,論文提出兩種可能會抑制裂紋擴展的方法:膠層分布式局部增強和粘接面結(jié)構(gòu)化。首先采用內(nèi)聚力模型模擬膠層進(jìn)行仿真研究,驗證... 

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號對照表
第1章 緒論
    1.1 研究背景與選題意義
        1.1.1 車身輕量化設(shè)計對連接技術(shù)的挑戰(zhàn)
        1.1.2 膠粘連接在汽車制造中應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.1.3 論文選題意義
    1.2 膠粘連接增強增韌研究現(xiàn)狀
        1.2.1 膠層斷裂表征參數(shù)
        1.2.2 Ⅰ型斷裂時裂紋的擴展行為
        1.2.3 膠粘界面增強增韌設(shè)計
        1.2.4 膠層內(nèi)增強增韌設(shè)計
    1.3 膠粘連接有限元模擬研究現(xiàn)狀
        1.3.1 界面內(nèi)聚力模型
        1.3.2 精細(xì)化實體模型
        1.3.3 宏觀模型與細(xì)觀模型的聯(lián)系
    1.4 論文研究內(nèi)容
        1.4.1 論文研究目標(biāo)
        1.4.2 論文各章簡介
第2章 膠粘連接斷裂試驗研究
    2.1 本章引言
    2.2 試驗材料
        2.2.1 結(jié)構(gòu)膠粘劑
        2.2.2 粘接基材
    2.3 不同加載模式下斷裂試驗研究
        2.3.1 Arcan多角度加載試驗
        2.3.2 試件制備與試驗方法
        2.3.3 加載模式對膠粘連接強度與韌性的影響
        2.3.4 膠層裂紋起始與擴展分析
    2.4 膠粘連接Ⅰ型斷裂試驗研究
        2.4.1 雙懸臂梁試件制備及力學(xué)試驗
        2.4.2 裂紋穩(wěn)定擴展時斷裂參數(shù)的標(biāo)定
        2.4.3 裂紋不穩(wěn)定擴展時斷裂參數(shù)的標(biāo)定
        2.4.4 裂紋不穩(wěn)定擴展行為分析
    2.5 膠粘連接Ⅱ型斷裂試驗研究
        2.5.1 單端切口撓曲試件制備及力學(xué)試驗
        2.5.2 斷裂失效參數(shù)的標(biāo)定
    2.6 本章小結(jié)
第3章 膠粘連接斷裂特性的影響因素
    3.1 本章引言
    3.2 界面內(nèi)聚力模型在膠粘連接斷裂模擬中的應(yīng)用
        3.2.1 含界面內(nèi)聚力的DCB模型
        3.2.2 界面內(nèi)聚力關(guān)系
        3.2.3 內(nèi)聚力模型Ⅰ型斷裂參數(shù)
    3.3 裂紋不穩(wěn)定擴展的機理
        3.3.1 界面斷裂能變化引起裂紋不穩(wěn)定擴展
        3.3.2 裂紋反復(fù)粘-滑擴展的仿真模擬
    3.4 膠層分布式局部增強
    3.5 粘接面結(jié)構(gòu)化
        3.5.1 平面應(yīng)變簡化模型的建立
        3.5.2 界面參數(shù)的影響分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 兩種膠粘連接增韌方法的試驗驗證
    4.1 本章引言
    4.2 脈沖激光處理使粘接面結(jié)構(gòu)化
        4.2.1 脈沖激光器及其參數(shù)
        4.2.2 單次脈沖激光處理形成的幾何形貌
        4.2.3 連續(xù)脈沖激光處理形成的結(jié)構(gòu)化粘接面
        4.2.4 雙懸臂梁試件制備及力學(xué)試驗
        4.2.5 脈沖激光處理對膠接接頭力學(xué)性能的改進(jìn)
    4.3 膠層內(nèi)點狀分布式微釬焊
        4.3.1 釬料顆粒的選擇
        4.3.2 雙懸臂梁試件制備及力學(xué)試驗
        4.3.3 微釬焊對膠接接頭斷裂韌性改進(jìn)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 膠接接頭跨尺度模擬方法
    5.1 本章引言
    5.2 實體單元模型在膠接接頭斷裂模擬中的應(yīng)用
        5.2.1 膠層材料本構(gòu)模型
        5.2.2 膠層材料參數(shù)的確定
    5.3 跨尺度模擬方法
        5.3.1 宏觀模型與細(xì)觀模型
        5.3.2 宏觀模型的定義
        5.3.3 細(xì)觀模型及其周期邊界的定義
        5.3.4 細(xì)觀模型向宏觀模型的參數(shù)傳遞
    5.4 微釬焊膠接接頭有限元模型
        5.4.1 非均質(zhì)模型的構(gòu)成
        5.4.2 RVE模型的建立
    5.5 二維周期邊界模型
        5.5.1 模型邊界條件
        5.5.2 界面斷裂參數(shù)的影響分析
    5.6 一維周期邊界模型
        5.6.1 模型邊界條件
        5.6.2 宏觀模型斷裂參數(shù)的確定
        5.6.3 微釬焊對膠接接頭的增韌作用
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]結(jié)構(gòu)膠連接與現(xiàn)代汽車車身連接技術(shù)[J]. 楊曉軍,王宇飛.  汽車與配件. 2010(37)
[6]Sn-Bi系列低溫?zé)o鉛焊料及其發(fā)展趨勢[J]. 徐駿,胡強,林剛,張富文.  電子工藝技術(shù). 2009(01)
[7]膠接結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料用于航空航天技術(shù)的發(fā)展[J]. 李欣,張曉妮,徐曉沐.  化學(xué)與黏合. 2006(03)

博士論文
[1]車用結(jié)構(gòu)膠性能的濕熱老化和恢復(fù)—現(xiàn)象,機理,預(yù)測[D]. 姚力.清華大學(xué) 2015
[2]納米顆粒改性環(huán)氧樹脂的斷裂行為及其和纖維的界面性能研究[D]. 湯龍程.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011



本文編號：3727211