胶粘疲劳裂纹扩展特性研究

发布时间：2017-08-27 21:07

  本文关键词：胶粘疲劳裂纹扩展特性研究

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【摘要】：随着汽车产业的不断发展,汽车产业对技术的革新提出越来越多的要求,汽车的轻量化日益成为技术革新的重点。轻量化对车用金属的材料,结构以及零部件的连接方式提出了更高的要求。由于胶粘连接区别于传统的焊接,铆接以及螺栓连接的优异的疲劳特性,目前胶粘连接在汽车上的使用逐渐广泛起来。粘接件的连接均匀,应力集中小,使用寿命长。胶接可以实现同种材料的连接,也可以实现异种材料的连接,例如金属与金属,金属与非金属之间,适用范围更加广泛。为了探究胶粘连接的疲劳特性,本文开展了以下的工作:(1)提出了一种新型对接胶粘连接裂纹扩展信息测试的实验方法。该方法采用了直流电位法,相对于传统的显微观察法,能够观测来自试样内部的裂纹情况。该方法利用电位变化与裂纹扩展信息之间的关系来测量裂纹扩展数据。(2)基于直流电位法搭建胶粘疲劳裂纹扩展试验平台。试验系统整体包括万能试验疲劳机,试样的专用夹具、直流电压源、分流电阻箱、NI数据采集设备等其他试验附件。考虑到实验环境的绝缘性,本文在夹具与疲劳机的连接部分增加了一段绝缘连接件。在以上实验设备准备完全后,本文进行胶粘连接的疲劳裂纹扩展试验。(3)根据实验结果对试样的疲劳特性和裂纹扩展特性进行分析。试验得到了试样两端电压变化曲线以及加载过程中的力位移曲线。针对力位移曲线本文分析其疲劳迟滞回线的性质;针对电压曲线,本文利用推导的裂纹电压转换公式获得其裂纹长度的变化曲线,观察其裂纹长度变化的特点。(4)根据裂纹长度的变化曲线建立胶粘疲劳裂纹扩展模型。本文利用Paris模型来表达,Paris公式一般用于表征裂纹扩展中速区,Paris定理的数学公式表达式为da/d N=C(ΔK)m。其中应力强度因子K是反映裂纹尖端应力分布的物理量,本文利用基于有限元方法的J积分算法求解应力强度因子,最终绘制裂纹扩展速率的双对数曲线,并依照paris定理对数据进行分析。
【关键词】：直流电位法 胶粘疲劳 裂纹扩展 Paris公式
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 胶接技术简介13-14
• 1.2.1 胶接技术发展情况13-14
• 1.2.2 胶接技术特点14
• 1.3 国内外研究现状14-18
• 1.3.1 基于应力疲劳寿命的研究现状14-16
• 1.3.2 基于疲劳裂纹扩展的研究现状16-18
• 1.4 胶接疲劳寿命预测的理论模型介绍18-20
• 1.5 本文主要研究内容20-22
• 第2章 疲劳裂纹扩展实验研究22-41
• 2.1 引言22
• 2.2 粘接接头设计22-32
• 2.2.1 粘接理论22-24
• 2.2.2 粘接接头24-28
• 2.2.3 粘接接头制备28-32
• 2.3 胶粘疲劳裂纹试验设计32-37
• 2.3.1 实验原理及试验方法设计32-34
• 2.3.2 试验平台设计搭建34-37
• 2.4 胶粘连接试样的疲劳试验37-40
• 2.4.1 胶粘连接试样的疲劳试验条件37-38
• 2.4.2 胶粘连接试样疲劳试验38-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第3章 胶粘疲劳试验结果分析41-54
• 3.1 引言41
• 3.2 胶粘疲劳试验迟滞回线分析41-43
• 3.2.1 疲劳迟滞回线理论41
• 3.2.2 胶粘疲劳试验数据处理及迟滞线分析41-43
• 3.3 胶粘疲劳试验裂纹扩展速率分析43-53
• 3.3.1 疲劳裂纹扩展理论44-46
• 3.3.2 疲劳裂纹试验试样裂纹形貌46
• 3.3.3 疲劳裂纹扩展数据处理46-52
• 3.3.4 裂纹扩展数据分析52-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 胶粘疲劳裂纹扩展模型54-67
• 4.1 引言54
• 4.2 裂纹扩展速率da/dN的计算54-55
• 4.3 应力强度因子幅ΔK的计算55-63
• 4.3.1 应力强度因子理论解释55-57
• 4.3.2 应力强度因子幅的计算方法57-60
• 4.3.3 应力强度因子计算60-62
• 4.3.4 应力强度因子结果分析62-63
• 4.4 疲劳裂纹扩展速率试验结果及讨论63-66
• 4.4.1 疲劳裂纹扩展材料常数C和m64
• 4.4.2 胶粘试样裂纹扩展结果处理64-65
• 4.4.3 胶粘试样裂纹扩展特性分析65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 结论与展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

【参考文献】

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本文编号：745849