汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)與制造中,新材料和新結(jié)構(gòu)的使用對(duì)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(shì)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(yàn)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(kuò)展的特征,提出抑制Ⅰ型斷裂時(shí)裂紋擴(kuò)展的方法,探究其增韌機(jī)理,指導(dǎo)試驗(yàn)設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)拉伸載荷下膠粘連接強(qiáng)度與韌性的提升。論文通過(guò)多角度加載試驗(yàn),獲得膠層處于不同載荷狀態(tài)時(shí)、膠接接頭的斷裂強(qiáng)度與能量吸收值,觀察膠層裂紋的起始位置與擴(kuò)展過(guò)程以及斷裂面形貌,揭示不同斷裂模式時(shí)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(yàn),針對(duì)部分結(jié)構(gòu)膠粘劑試驗(yàn)中出現(xiàn)的膠層裂紋“粘-滑”不穩(wěn)定擴(kuò)展行為,通過(guò)建立解析模型和進(jìn)行斷裂面微觀觀測(cè),成功解釋其產(chǎn)生機(jī)理并在仿真模擬中再現(xiàn)這一現(xiàn)象�；跀嗔言囼�(yàn)中總結(jié)的,裂紋擴(kuò)展特征和膠接接頭強(qiáng)度與韌性的相關(guān)性,針對(duì)Ⅰ型斷裂,論文提出兩種可能會(huì)抑制裂紋擴(kuò)展的方法:膠層分布式局部增強(qiáng)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(yàn)證... 

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號(hào)對(duì)照表
第1章 緒論
    1.1 研究背景與選題意義
        1.1.1 車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)對(duì)連接技術(shù)的挑戰(zhàn)
        1.1.2 膠粘連接在汽車(chē)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(qiáng)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(shí)裂紋的擴(kuò)展行為
        1.2.3 膠粘界面增強(qiáng)增韌設(shè)計(jì)
        1.2.4 膠層內(nèi)增強(qiáng)增韌設(shè)計(jì)
    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(shí)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?jī)?nèi)容
        1.4.1 論文研究目標(biāo)
        1.4.2 論文各章簡(jiǎn)介
第2章 膠粘連接斷裂試驗(yàn)研究
    2.1 本章引言
    2.2 試驗(yàn)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(yàn)研究
        2.3.1 Arcan多角度加載試驗(yàn)
        2.3.2 試件制備與試驗(yàn)方法
        2.3.3 加載模式對(duì)膠粘連接強(qiáng)度與韌性的影響
        2.3.4 膠層裂紋起始與擴(kuò)展分析
    2.4 膠粘連接Ⅰ型斷裂試驗(yàn)研究
        2.4.1 雙懸臂梁試件制備及力學(xué)試驗(yàn)
        2.4.2 裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展時(shí)斷裂參數(shù)的標(biāo)定
        2.4.3 裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展時(shí)斷裂參數(shù)的標(biāo)定
        2.4.4 裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展行為分析
    2.5 膠粘連接Ⅱ型斷裂試驗(yàn)研究
        2.5.1 單端切口撓曲試件制備及力學(xué)試驗(yàn)
        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(kuò)展的機(jī)理
        3.3.1 界面斷裂能變化引起裂紋不穩(wěn)定擴(kuò)展
        3.3.2 裂紋反復(fù)粘-滑擴(kuò)展的仿真模擬
    3.4 膠層分布式局部增強(qiáng)
    3.5 粘接面結(jié)構(gòu)化
        3.5.1 平面應(yīng)變簡(jiǎn)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(yàn)驗(yàn)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(yàn)
        4.2.5 脈沖激光處理對(duì)膠接接頭力學(xué)性能的改進(jìn)
    4.3 膠層內(nèi)點(diǎn)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(yàn)
        4.3.3 微釬焊對(duì)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(shí)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(duì)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(gè)人簡(jiǎn)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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博士論文
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本文編號(hào)：3727211