金属-胶层复合材料接头性能及基础分析

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1、华中科技大学博士学位论文摘要本文在对国内外金属一胶层复合材料接头性能研究及发展现状进行综述的基础上，用电子探针微区分析(EPMA)、扫描电镜(sEM)、x射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT．IR)、应变片电测法和显微硬度分析等实验手段研究了胶接接头承载后的力学行为，并系统地论述了作者对金属一胶层复合材料接头性能测试理论及方法的研究成果。／发现了金属被粘物承载后胶接面上存在明显的硬度变化，不加处理即复用时可能显著影响接头的承载能力，导致接头强度测试值的显著差异和波动。首次研究了在正拉、拉剪、劈裂和剥离等载荷作用后

2、被粘物胶接面上的加工硬化问题，认为其主要原因是被粘物局部发生了塑性变形或出现了残余应力，并已通过小孔法应力测试结果所验证。对现有的受集中载荷作用时金属胶接接头应力分布模型作了适当修正和完善，将传统的均匀承载及“线受力”力学模型修正为“面受力”模型，并已被应变片电测法实验结果所部分验证。首次研究了胶瘤中设置的金属填充物对接头强度的影响，并用微观分析和红外光谱结构分析解释了胶瘤中填充细金属丝后单搭接接头的拉剪强度明显提高的原因；首次发现破断面上残留胶层上的孔洞类缺陷和金属颗粒之间有着某种伴生关系，破断面中部金属被粘物上的胶粘

3、剂残留物的形态可能与表面处理状况、固化程度密切相关。首次利用应交片电测法研究了结构胶粘剂的固化过程，并提出了胶接残余应力的产生与胶缝的受制收缩有关的观点，并据实验所得结果推出了金属一胶层复合材料接头的老化与温差热应力的循环作用密切相关的结论。为解决水坝坝体裂纹扩展的在线监测技术中所面临的关键问题开发了专用胶粘剂，并讨论了提高其耐湿热性能的原理。并对其与使用相关的主要性能进行了试验与分析，实验室研究和工程现场应用的结果显示所开发的胶粘剂及其相关的工艺技术完全满足使用要求，胶粘剂具有高宙q韧性、良好的抗老化和耐水性等优异性能

4、，且能在室温下实现完全固化。一关键词：金属胶接接头残余应力应力分布模型红外光谱华中科技大学博士学位论文ABSTRACTIntllisdissertation．themechanicaIbehaviorsofthemetal-adhesivelybondedcompositejointsunderloadinghavebeensystematicallyinvestigatedbyelectronprobemicroanalysis(EPMA)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，X-myene

5、rgy9dispersivespectrum(EDS)，Fouriertransforminfraredspectroscopy(FT-IR)，straingaugesandmicrohardnesstestingmethods．Basedonareviewofitscurrentstates●．anddevelopingtendencyallovertheworld，thethesispresentssomenewachievementsintheoreticalanalysisandtestingmethodsint

6、hefield．ThephenomenonofworkhardeningonthebondingzoneofvariouskindsofadhesivelybondedjointsafterunloadinghasbeenstudiedanditwasfoundthatthehardnessvaluesSCarsamepointfluctuatedgreatlyafterthespecimen(includesthetensilebuttjoint，singlelapjoint，peelandcleavagespecim

7、en)undergoingtheload．TheresultsobtainedshowthatthechangesofthemicrohardnessvaluesWerebroughtdirectlybytheworkhardening，i．e．accordingtotheplasticdeformationoccurredlocallyonthesurfaCeSofmetaladherendsortheresidualstressexistedandithasbeenpartiallyverifiedbyholedri

8、llingmethod．Thestressdistributionmodelsofthemetal-to-metaladhesivelybondedjointsunderconcentratedloadinghavebeenmodified．Thetraditionalmodelsofloadedevenlyand“