温度湿度对车用聚氨酯粘接剂静态强度的影响研究
发布时间:2023-12-31 08:38
目前汽车工业面临能源危机和环境污染两大挑战,其中通过新材料的使用降低汽车的重量实现其轻量化是一种有效的解决方法。高强度钢、铝合金以及碳纤维增强复合材料凭借其重量轻、强度高的优点,为制造轻量化汽车提供了可能,并且多种材料的混合使用是未来汽车发展的必然趋势。因此,开发关于这些材料车身零部件的连接技术是急需解决的关键技术之一,粘接技术作为一种新型的结构连接技术不仅可以实现复杂结构形状和不同材质材料的连接,而且能够在不破坏车身零件结构的前提下实现材料的连接。除此之外,粘接结构具有承载面积大、应力分布均匀的特点,能够在保证粘接强度的同时达到轻量化设计的目的。但是,粘接技术也存在一些缺点,粘接剂作为聚合物高分子材料对环境变化非常敏感,车用粘接结构在服役过程中会发生老化,影响粘接性能,因此,研究其耐久性是车辆设计过程中需要重点考虑问题之一。本文结合国家自然科学基金“面向新材料车身的粘接结构老化寿命预测方法研究(51775230)”,研究了温度、湿度单因素环境变化和湿热多因素耦合条件对聚氨酯粘接剂粘接性能的影响,以及分析了老化接头失效机理,并探讨了高温环境老化时间对接头静强度和疲劳寿命的影响,具体包括...
【文章页数】:181 页
【学位级别】:博士
【文章目录】:
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 粘接接头耐久性研究现状
1.2.1 温度对粘接剂性能的影响
1.2.2 湿度对粘接剂性能影响
1.2.3 湿热环境对粘接剂性能影响
1.2.4 粘接接头失效研究现状
1.3 老化环境对接头动静态特性影响
1.3.1 老化环境对接头静强度的影响
1.3.2 老化对接头疲劳特性响应
1.4 论文选题及研究内容
第2章 全温度场环境下温度对粘接强度的影响
2.1 引言
2.2 材料选择及试件设计
2.2.1 粘接剂及粘接基材
2.2.2 粘接试件设计加工
2.3 工装夹具设计制作
2.3.1 哑铃型样本制作
2.3.2 工装夹具设计制作
2.3.3 粘接试件厚度控制
2.3.4 粘接流程
2.4 全温度场条件下粘接强度测试
2.4.1 实验方案设计
2.4.2 实验测试设备
2.4.3 实验数据提取方法
2.5 实验结果分析讨论
2.5.1 哑铃型样本测试
2.5.2 接头载荷位移曲线比较
2.5.3 粘接接头强度
2.5.4 接头刚度
2.5.5 能量吸收
2.5.6 粘接接头失效准则曲面
2.6 本章小结
第3章 持续高温老化对粘接接头强度的影响
3.1 引言
3.2 实验装置设计
3.3 离线式加载实验方法
3.4 实验过程
3.4.1 实验方案制定
3.4.2 环境老化实验测试设备
3.5 结果与讨论
3.5.1 接头老化测试
3.5.1.1 老化环境对接头强度的影响
3.5.1.2 接头失效强度和老化时间的关系
3.5.1.3 老化时间对接头载荷-位移曲线影响
3.5.1.4 老化环境对接头失效位移影响
3.5.1.5 差示扫描热量法(DSC)分析
3.5.2 粘接剂吸湿-干燥研究
3.5.2.1 干燥时间对粘接强度影响
3.5.2.2 接头失效断面宏观形貌分析
3.5.2.3 接头失效断面SEM分析
3.6 本章小结
第4章 湿度对粘接接头力学性能的影响
4.1 引言
4.2 实验方案制定
4.3 结果与讨论
4.3.1 湿度对粘接强度的影响
4.3.2 接头粘接强度衰减预测模型
4.3.3 接头载荷-位移曲线对比
4.3.4 恒湿变温环境对接头粘接强度影响
4.3.5 搭接接头断面宏观失效分析
4.3.6 搭接接头断面SEM分析
4.3.7 差示扫描量热法(DSC)分析
4.4 中心复合旋转实验设计
4.4.1 实验设计矩阵
4.4.2 单搭接接头强度回归模型方差分析
4.4.3 实验变量对接头强度的影响
4.5 本章小结
第5章 湿热循环耦合环境下粘接接头耐久性研究及老化分析
5.1 引言
5.2 实验过程
5.2.1 实验方案制定
5.2.2 实验测试设备
5.2.3 材料选择
5.2.4 接头制作
5.3 老化失效机理分析
5.3.1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
5.3.2 热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)分析
5.3.3 EDX能谱分析
5.4 准静态强度测试
5.4.1 载荷–位移曲线对比
5.4.2 失效强度分析
5.4.3 断面形貌分析
5.4.5 失效准则的建立
5.5 本章小结
第6章 高温持续老化对粘接接头疲劳特性的影响
6.1 引言
6.2 实验流程
6.2.1 实验方案制定
6.2.2 实验装置设计加工
6.2.3 疲劳频率的选择
6.3 结果与讨论
6.3.1 老化时间对对接接头疲劳性能的影响
6.3.2 对接接头疲劳失效断面形貌分析
6.3.3 老化时间对单搭接接头疲劳性能的影响
6.3.4 搭接接头疲劳失效断面形貌分析
6.4 本章小节
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 主要创新点
7.3 工作展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号:3876316
【文章页数】:181 页
【学位级别】:博士
【文章目录】:
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 粘接接头耐久性研究现状
1.2.1 温度对粘接剂性能的影响
1.2.2 湿度对粘接剂性能影响
1.2.3 湿热环境对粘接剂性能影响
1.2.4 粘接接头失效研究现状
1.3 老化环境对接头动静态特性影响
1.3.1 老化环境对接头静强度的影响
1.3.2 老化对接头疲劳特性响应
1.4 论文选题及研究内容
第2章 全温度场环境下温度对粘接强度的影响
2.1 引言
2.2 材料选择及试件设计
2.2.1 粘接剂及粘接基材
2.2.2 粘接试件设计加工
2.3 工装夹具设计制作
2.3.1 哑铃型样本制作
2.3.2 工装夹具设计制作
2.3.3 粘接试件厚度控制
2.3.4 粘接流程
2.4 全温度场条件下粘接强度测试
2.4.1 实验方案设计
2.4.2 实验测试设备
2.4.3 实验数据提取方法
2.5 实验结果分析讨论
2.5.1 哑铃型样本测试
2.5.2 接头载荷位移曲线比较
2.5.3 粘接接头强度
2.5.4 接头刚度
2.5.5 能量吸收
2.5.6 粘接接头失效准则曲面
2.6 本章小结
第3章 持续高温老化对粘接接头强度的影响
3.1 引言
3.2 实验装置设计
3.3 离线式加载实验方法
3.4 实验过程
3.4.1 实验方案制定
3.4.2 环境老化实验测试设备
3.5 结果与讨论
3.5.1 接头老化测试
3.5.1.1 老化环境对接头强度的影响
3.5.1.2 接头失效强度和老化时间的关系
3.5.1.3 老化时间对接头载荷-位移曲线影响
3.5.1.4 老化环境对接头失效位移影响
3.5.1.5 差示扫描热量法(DSC)分析
3.5.2 粘接剂吸湿-干燥研究
3.5.2.1 干燥时间对粘接强度影响
3.5.2.2 接头失效断面宏观形貌分析
3.5.2.3 接头失效断面SEM分析
3.6 本章小结
第4章 湿度对粘接接头力学性能的影响
4.1 引言
4.2 实验方案制定
4.3 结果与讨论
4.3.1 湿度对粘接强度的影响
4.3.2 接头粘接强度衰减预测模型
4.3.3 接头载荷-位移曲线对比
4.3.4 恒湿变温环境对接头粘接强度影响
4.3.5 搭接接头断面宏观失效分析
4.3.6 搭接接头断面SEM分析
4.3.7 差示扫描量热法(DSC)分析
4.4 中心复合旋转实验设计
4.4.1 实验设计矩阵
4.4.2 单搭接接头强度回归模型方差分析
4.4.3 实验变量对接头强度的影响
4.5 本章小结
第5章 湿热循环耦合环境下粘接接头耐久性研究及老化分析
5.1 引言
5.2 实验过程
5.2.1 实验方案制定
5.2.2 实验测试设备
5.2.3 材料选择
5.2.4 接头制作
5.3 老化失效机理分析
5.3.1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
5.3.2 热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)分析
5.3.3 EDX能谱分析
5.4 准静态强度测试
5.4.1 载荷–位移曲线对比
5.4.2 失效强度分析
5.4.3 断面形貌分析
5.4.5 失效准则的建立
5.5 本章小结
第6章 高温持续老化对粘接接头疲劳特性的影响
6.1 引言
6.2 实验流程
6.2.1 实验方案制定
6.2.2 实验装置设计加工
6.2.3 疲劳频率的选择
6.3 结果与讨论
6.3.1 老化时间对对接接头疲劳性能的影响
6.3.2 对接接头疲劳失效断面形貌分析
6.3.3 老化时间对单搭接接头疲劳性能的影响
6.3.4 搭接接头疲劳失效断面形貌分析
6.4 本章小节
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 主要创新点
7.3 工作展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号:3876316
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