金属胶接接头冲击性能测定方法的分析

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1、三峡大学硕士学位论文引言近年来，胶接技术在机械电子、医疗卫生、交通运输、日常生活、尖端技术、木材加工、轻纺、建筑、兵器、造船、航空航天和汽车生产等领域得以广泛应用。例如，波音747等大型客机机体上由胶粘剂连接的结构件一般超过60%。胶接结构在实际使用时是处于各种自然环境条件之下的，如长期暴露于大气之中；可能处于特定的介质（如海水）之中；可能经历高、低温交变的热冲击；可能长期处于真空或高能辐射的环境中；甚至可能经历火灾等极端环境。在这些复杂环境作用下，胶接接头的各种性能将发生变化，直接影响其使用。为了提高金属胶接结构结构的

2、使用性能，在设计接头时必不可缺地要考虑接头的抗冲击强度的评价和估计方法，尤其是在接头应用在极其关键的部位和涉及到人身安全的情况下。而承受动载或疲劳载荷下的胶接接头的性能研究还不太深入，这一领域的突破性发展，将使胶接技术更为成熟，更好更广泛地应用于国民经济的发展。1三峡大学硕士学位论文1绪论胶粘剂在国民经济中的应用日益增长，在建筑、机械、电子、航天、轻纺工业及医学等领域均占有十分重要的地位。没有胶粘剂，就无法想象现代工业，特别是建筑业、运载工具制造业（航空航天工业、汽车工业和造船业）和现代电子工业所[1]取得的成就。建筑结

3、构广泛使用金属（钢和铝合金等）、复合材料、木材等多种材料。胶接作为一种连接技术在大型建筑结构制造中不太常用，但在薄钢材或铝合板作为面板，用胶接来连接泡沫和纤维材料制造厚夹芯材料方面却较为常见，它取代原来的机械紧固。在钢梁-板材的连接上，胶接也是一个值得信赖的选择。与焊接相比，胶接的优势在于没有薄弱的热影响区，有较大的适应性和低廉的成本。在近海钢结构设计中，低成本有相当大的吸引力。另外，胶接接头比焊接接头的抗疲劳性能更好，其应用范围会逐渐扩大。1.1课题意义、背景及应用前景粘合（Adhesion）即两个表面依靠化学力、物理

4、力或两者兼有的力结合在一起，并能抵抗分离的现象。胶接亦称粘接、胶粘、粘合等，是利用胶粘剂将各种材质、形状、大小、厚薄、软硬相同或不同的制件（或材料）连接成为一个连续牢固的整体的一种工艺方法。胶接技术是一种历史非常悠久的连接方式。在《周易參同契》、[1]《天工开物》和《齐民要术》等古籍均有胶粘剂制造和使用的记载。现代胶接结构的使用始于20世纪40年代。胶接技术随着高分子化学的发展而成为一种全新的连接技术，在现代生活中得到愈来愈广泛的运用。1939年，英国人Bruyne发明了酚醛-缩醛高性能结构胶Redux，在此期间美国和苏

5、联也先后制成了此类胶粘剂。1943年英国DeHavilland公司在大黄蜂号飞机上，首次用胶接的方法制成了铝合金凸缘加强的多层木结构翼梁，从而开创了现代结构胶接技术。金属胶接结构的出现，使胶接技术作为一门多学科相互渗透和综合的新型学科发展起来。胶接技术主要应用在建筑、机械、电子、航天、轻纺工业及医学等领域，是复合材料连接和重要结构的主要手段。根据某些特殊要求，利用胶接技术其优异的特点（结构的重量减轻；应力分布均匀，疲劳强度高；具有连接、密封、减震等多重功能；可实现异种材料的连接；可赋予接头以特殊性能等）与其他连接方式进行

6、混合连接，如胶接-焊接、胶接-铆接和胶接-螺纹连接等。胶接技术作为一种尚未成熟的连接[1,2]技术，有其自身的特点。[1]胶接技术的优点：（1）应力分布比较均匀（2）可胶接不同类的、极薄的或脆弱的材料（3）胶层有密封、绝缘、减枕、消音、防腐蚀和阻止裂纹扩展的作用2三峡大学硕士学位论文（4）具有高的强度重量比（5）可简化结构，加强结构的整体性，减少零件数量，成本低（6）接头外表光滑，防腐蚀胶接技术的缺点：（1）胶接接头强度的分散性较大，剥离强度较低，耐温度有限，胶接性能随主客观因素变化大（2）难以保证接头的质量（3）接头不

7、能拆卸，损伤或缺陷的发现和修补困难（4）对接头力学性能的研究不够深入胶接技术的缺点决定了胶接技术应用的局限性。由于高分子材料所特有的流变、蠕变、老化、粘弹性等现象的机理较为复杂，要更好地利用胶接技术，须对胶接接头的力学性能进行深入的研究，同时胶粘剂和被粘物的材料力学性能以及热机械性能的差异,使得接头在制备和使用中受到温度的冲击产生残余热应力使得接头加速破坏,为此需要对残余热应力的产生,影响以及减小或消除深入分析,提高接头的力学性能,将使胶接技术扬长避短，更好更广泛地应用于国民经济的发展。由于不均匀的热膨胀（或收缩）造成的

8、残余应力称为热应力。弹性热应力随其生成的不均匀温度分布的移去而消失；在较大温差处，热应力将引起塑性变形，当温差消失后，残余应力保留下来。树脂在固化交联反应过程中会产生一定量的体积收缩，因此产生的收缩应力对胶接接头的力学性能有较大的影响。同时，胶接接头在使用中，温度等的改变会在接头中产生热应力，接头在承受热应力的同时，