不同輕質(zhì)材料單搭接頭性能的研究

刊名：Journal of Engineering Materials and Technology（英）

刊期：2016年第138期

作者：R.Avendano et al

編譯：朱會

近年來，汽車工業(yè)不斷使用輕質(zhì)材料生產(chǎn)車輛的結(jié)構(gòu)部件，以減輕整車的質(zhì)量。目前正在開發(fā)新型輕質(zhì)材料來實現(xiàn)這一目標(biāo)。為了保持甚至提高乘員的安全性，由這些輕質(zhì)材料制成的結(jié)構(gòu)部件需要承受不同溫度條件下的靜態(tài)負荷和沖擊負荷。而對于不同輕質(zhì)材料的連接,能否承受靜態(tài)負荷和沖擊負荷是設(shè)計車輛考慮的關(guān)鍵問題。主要研究了在真實汽車行駛條件下,利用新型耐沖擊環(huán)氧粘合劑將玻璃纖維增強塑料與鋁合金粘合,制成單搭接頭（SLP）,并對其強度進行測試。試驗采用新型耐沖擊環(huán)氧粘合劑進行接頭力學(xué)性能測試,在準(zhǔn)靜態(tài)負荷和沖擊負荷下分別在-30℃、23℃和80℃溫度條件下對不同輕質(zhì)材料制成的單搭接頭進行測試。利用在靜態(tài)和沖擊負荷下獲得的數(shù)據(jù)建立單個搭接接頭簡單的數(shù)值模型。試驗結(jié)果表明，新型耐沖擊環(huán)氧粘合劑的拉伸強度隨應(yīng)變速率的增加而增大,隨溫度的升高而降低。接頭性能受粘合劑溫度的影響，特別是在高溫（80℃）下粘合劑會因膠層內(nèi)聚而失效,且該溫度下鋁合金會產(chǎn)生塑性變形。在低溫和室溫下,粘合劑會變得很脆而產(chǎn)生復(fù)合材料分層現(xiàn)象。將所建立的數(shù)值模型應(yīng)用于ABAQUS CAE中，并對其進行準(zhǔn)靜態(tài)負荷試驗和沖擊試驗。試驗結(jié)果表明：①在靜態(tài)負荷試驗下，利用模型能夠精確地預(yù)測結(jié)構(gòu)件強度；②在沖擊試驗下，模型對性能預(yù)測的準(zhǔn)確性不如靜態(tài)負荷試驗，但能描述真實條件下粘合劑的性能。