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随着粘接技术的广泛应用,在实际的使用过程中也面临着一系列的问题。粘接剂多为高分子材料,在长期载荷作用下易产生蠕变变形,尤其在湿热环境中蠕变现象更加显著。同时粘接结构的脆性断裂以及缺陷的存在也给生产生活带来巨大的损失,甚至是人员伤亡。因此,本文主要针对粘接剂的一种——环氧树脂胶黏剂的蠕变行为以及粘接结构的断裂特性和不同粘接结构缺陷的影响进行了研究,研究内容及成果如下:(1)环氧树脂胶黏剂不同环境下的蠕变研究。参照试件尺寸标准参照(GB/T11546.1-2008、GB/T6397-1986),并利用聚四氟乙烯模具完成了对接结构试件的制作。进行了常温以及湿热状态下应力5MPa、10MPa、15MPa和17.5MPa时的蠕变实验。对比发现,湿热环境对环氧树脂胶黏剂的蠕变特性影响更大,而且影响随应力增大逐渐增大。对比试验数据,发现三参数时间硬化模型比Kelvin模型更符合实验结果。利用ABAQUS软件对环氧树脂胶黏剂不同状态下的蠕变行为进行模拟,模拟结果与实验结果吻合,误差均满足工程实际的要求。此理论研究结果在工程设计中,可用于考虑环氧树脂胶黏剂蠕变行为对结构造成的影响。(2)粘接界面与粘接材料共存的粘接结构断裂研究。本文建立基于粘接行为的界面—材料子程序五层粘接结构模型,完成了对接结构拉伸及剪切、搭接结构的失效行为,同时其拉力—位移曲线与脆性断裂特征相符。粘接界面强度小于或大于粘接层强度时,结构的失效与预测位置一致。粘接界面强度等于粘接层强度时,对接结构拉伸时,结构粘接界面发生开裂,而对接结构剪切及搭接结构,粘接层与粘接界面均出现破坏。(3)胶黏剂中不同形式的气泡的对不同粘接结构强度影响。研究了气泡大小、位置、数量对不同粘接结构的影响。模拟结果表明,对接结构及搭接结构拉力最大值与气泡尺寸成反比。气泡位置对对接结构拉伸与剪切强度影响较小。气泡位于粘接层边缘时搭接结构强度减小,位于粘接层中部及偏上部位时对搭接结构强度影响较小。对接结构强度与气泡总面积成反比,气泡数量对其影响较小。随着气泡数量增大,搭接结构强度提高。五层粘接结构模型可以描述双臂梁结构粘接失效情况。(4)粘接界面上不同形式的弱粘接层对不同粘接结构强度的影响。研究了弱粘接层尺寸、位置以及数量对粘接结构强度的影响。模拟结果表明,结构的承载能力与弱粘接层尺寸成反比。弱粘接层尺寸越大,拉力降幅越大。弱粘接层位于边缘时,对接结构拉伸强度降低,其他位置相同。对接结构剪切时,则相反。弱粘接层位于粘接层边缘时,搭接结构强度最小,中间部位对结构强度影响较小。弱粘接层数量增大时,对接结构拉伸及剪切强度得到提高。搭接结构弱粘接层数量为一定值时强度最大,增大或者减小结构强度均降低。气泡的存在导致双臂梁结构拉力—位移曲线波动,波动次数与气泡数量一致,且随着失效的扩展的继续,波动减弱。