目前汽車工業(yè)面臨能源危機和環(huán)境污染兩大挑戰(zhàn),其中通過新材料的使用降低汽車的重量實現(xiàn)其輕量化是一種有效的解決方法。高強度鋼、鋁合金以及碳纖維增強復合材料憑借其重量輕、強度高的優(yōu)點,為制造輕量化汽車提供了可能,并且多種材料的混合使用是未來汽車發(fā)展的必然趨勢。因此,開發(fā)關于這些材料車身零部件的連接技術是急需解決的關鍵技術之一,粘接技術作為一種新型的結構連接技術不僅可以實現(xiàn)復雜結構形狀和不同材質材料的連接,而且能夠在不破壞車身零件結構的前提下實現(xiàn)材料的連接。除此之外,粘接結構具有承載面積大、應力分布均勻的特點,能夠在保證粘接強度的同時達到輕量化設計的目的。但是,粘接技術也存在一些缺點,粘接劑作為聚合物高分子材料對環(huán)境變化非常敏感,車用粘接結構在服役過程中會發(fā)生老化,影響粘接性能,因此,研究其耐久性是車輛設計過程中需要重點考慮問題之一。本文結合國家自然科學基金“面向新材料車身的粘接結構老化壽命預測方法研究(51775230)”,研究了溫度、濕度單因素環(huán)境變化和濕熱多因素耦合條件對聚氨酯粘接劑粘接性能的影響,以及分析了老化接頭失效機理,并探討了高溫環(huán)境老化時間對接頭靜強度和疲勞壽命的影響,具體包括...

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 粘接接頭耐久性研究現(xiàn)狀
        1.2.1 溫度對粘接劑性能的影響
        1.2.2 濕度對粘接劑性能影響
        1.2.3 濕熱環(huán)境對粘接劑性能影響
        1.2.4 粘接接頭失效研究現(xiàn)狀
    1.3 老化環(huán)境對接頭動靜態(tài)特性影響
        1.3.1 老化環(huán)境對接頭靜強度的影響
        1.3.2 老化對接頭疲勞特性響應
    1.4 論文選題及研究內容
第2章 全溫度場環(huán)境下溫度對粘接強度的影響
    2.1 引言
    2.2 材料選擇及試件設計
        2.2.1 粘接劑及粘接基材
        2.2.2 粘接試件設計加工
    2.3 工裝夾具設計制作
        2.3.1 啞鈴型樣本制作
        2.3.2 工裝夾具設計制作
        2.3.3 粘接試件厚度控制
        2.3.4 粘接流程
    2.4 全溫度場條件下粘接強度測試
        2.4.1 實驗方案設計
        2.4.2 實驗測試設備
        2.4.3 實驗數(shù)據(jù)提取方法
    2.5 實驗結果分析討論
        2.5.1 啞鈴型樣本測試
        2.5.2 接頭載荷位移曲線比較
        2.5.3 粘接接頭強度
        2.5.4 接頭剛度
        2.5.5 能量吸收
        2.5.6 粘接接頭失效準則曲面
    2.6 本章小結
第3章 持續(xù)高溫老化對粘接接頭強度的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗裝置設計
    3.3 離線式加載實驗方法
    3.4 實驗過程
        3.4.1 實驗方案制定
        3.4.2 環(huán)境老化實驗測試設備
    3.5 結果與討論
        3.5.1 接頭老化測試
            3.5.1.1 老化環(huán)境對接頭強度的影響
            3.5.1.2 接頭失效強度和老化時間的關系
            3.5.1.3 老化時間對接頭載荷-位移曲線影響
            3.5.1.4 老化環(huán)境對接頭失效位移影響
            3.5.1.5 差示掃描熱量法(DSC)分析
        3.5.2 粘接劑吸濕-干燥研究
            3.5.2.1 干燥時間對粘接強度影響
            3.5.2.2 接頭失效斷面宏觀形貌分析
            3.5.2.3 接頭失效斷面SEM分析
    3.6 本章小結
第4章 濕度對粘接接頭力學性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗方案制定
    4.3 結果與討論
        4.3.1 濕度對粘接強度的影響
        4.3.2 接頭粘接強度衰減預測模型
        4.3.3 接頭載荷-位移曲線對比
        4.3.4 恒濕變溫環(huán)境對接頭粘接強度影響
        4.3.5 搭接接頭斷面宏觀失效分析
        4.3.6 搭接接頭斷面SEM分析
        4.3.7 差示掃描量熱法(DSC)分析
    4.4 中心復合旋轉實驗設計
        4.4.1 實驗設計矩陣
        4.4.2 單搭接接頭強度回歸模型方差分析
        4.4.3 實驗變量對接頭強度的影響
    4.5 本章小結
第5章 濕熱循環(huán)耦合環(huán)境下粘接接頭耐久性研究及老化分析
    5.1 引言
    5.2 實驗過程
        5.2.1 實驗方案制定
        5.2.2 實驗測試設備
        5.2.3 材料選擇
        5.2.4 接頭制作
    5.3 老化失效機理分析
        5.3.1 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析
        5.3.2 熱重分析(TGA)和差示掃描量熱法(DSC)分析
        5.3.3 EDX能譜分析
    5.4 準靜態(tài)強度測試
        5.4.1 載荷–位移曲線對比
        5.4.2 失效強度分析
        5.4.3 斷面形貌分析
        5.4.5 失效準則的建立
    5.5 本章小結
第6章 高溫持續(xù)老化對粘接接頭疲勞特性的影響
    6.1 引言
    6.2 實驗流程
        6.2.1 實驗方案制定
        6.2.2 實驗裝置設計加工
        6.2.3 疲勞頻率的選擇
    6.3 結果與討論
        6.3.1 老化時間對對接接頭疲勞性能的影響
        6.3.2 對接接頭疲勞失效斷面形貌分析
        6.3.3 老化時間對單搭接接頭疲勞性能的影響
        6.3.4 搭接接頭疲勞失效斷面形貌分析
    6.4 本章小節(jié)
第7章 總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 工作展望
參考文獻
作者簡介及在學期間所取得的科研成果
致謝



本文編號：3876316