不同相对湿度下胶瘤对CFRP-铝合金单搭接接头强度的影响研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:chunhuaqiuyue
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随着汽车工业的发展,轻量化技术受到越来越多的重视,并且多种轻量化材料混用是汽车工业发展的必然趋势。然而,传统的材料连接方式无法满足诸如碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)等非金属材料的连接。粘接技术由于应力分布均匀、承载能力高、电化学腐蚀小、对连接材料无损伤等优点,能够很好地满足CFRP材料的连接。本文以铝合金和CFRP单搭接接头为研究对象,通过准静态拉伸实验和数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术研究了未老化和老化过程中胶瘤对单搭接接头强度的影响,具体工作内容如下:  首先,分别对A6061铝合金、CFRP单向层合板进行准静态拉伸实验和三点弯曲实验,测量铝合金基体和CFRP基体的力学性能参数;随后研究了环氧胶粘剂的吸湿行为。  其次,通过准静态拉伸实验研究了未老化条件下胶瘤对接头强度的影响,并且研究了不同相对湿度环境老化过程中胶瘤对接头强度的影响。  最后,利用DIC技术研究了胶瘤对接头胶层应变场的影响。通过分析未老化条件下和老化过程中胶层应变场,探究了胶瘤影响接头强度的原因。此外,通过接头失效表面分析了老化过程中胶瘤对接头失效模式的影响。  通过以上研究,本文可以得出以下结论:  (1)未老化条件下胶瘤增大了接头的强度,并且在40%RH和100%RH环境老化过程中,胶瘤仍增大了接头的强度。然而随着老化时间的增加,有胶瘤接头和无胶瘤接头强度的增长程度逐渐降低。  (2)在同一相对湿度环境老化过程中,有胶瘤和无胶瘤接头的强度随老化时间均逐渐降低,并且老化环境的相对湿度越大,接头的强度越小。  (3)胶瘤使得应力集中的位置从胶层端部移向了胶瘤与基体粘接区域,并且胶瘤减弱了胶层受到的剥离力作用和剪切力作用,从而增大了接头的强度。此外随着老化时间的增加,接头的失效模式由混合失效转变为内聚失效,并且胶瘤使得接头的失效模式由界面和内聚两种混合失效模式转变为界面、内聚、基体三种混合失效模式。
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