车身胶接结构力学性能测试方法研究

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1、分类号：U463.82单位代码：10183研究生学号：2015422090密级：公开吉林大学硕士学位论文中文论文题目：车身胶接结构力学性能测试方法研究英文论文题目：ResearchonTestingMethodsforMechanicalPropertiesofBodyAdhesionofBodyAdhesion作者姓名：谭伟类别：机械工程（车身工程）领域（方向）：车身结构设计及轻量化研究指导教师：那景新培养单位：汽车工程学院2018年6月车身胶接结构力学性能测试方法研宄ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｅｓｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＭｅｃｈａｎｉｃ

2、ａｌＰｒｏｅｒｔｉｅｓｐｏｆＢｏｄｙＡｄｈｅｓｉｏｎ作者姓名：谭伟专业名称：车身工程指导教师：那景新教授学位类别：工学硕士论文答辩日期：２０１８年５月３０日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制ｖ修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文初始创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研

3、究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：聲修曰期：２〇丨？年（月６曰摘要车身胶接结构力学性能测试方法研究现代汽车车身结构越来越多地采用铝合金和复合材料等轻质材料，碳纤维、铝合金及高强钢等材料凭借其质量轻和高强度比为制造轻量化汽车提供了可能，并且多种材料的混合使用是未来发展的必然趋势。传统的连接方式如焊接、铆接等连接方式已不能满足于同种或异种

4、材料之间的连接，汽车结构连接技术逐渐成为汽车车身制造中急需要突破的关键技术。粘接技术作为一种新型材料连接技术，有众多优点，能充分利用其特点连接新型复合材料。目前，国内外学者对于粘接技术的研究，多集中在粘接接头结构尺寸、受力形式、表面处理方式、温度湿度导致的粘接剂老化以及载荷导致胶粘剂疲劳等方面。复合材料车身粘接结构的胶粘剂强度是接头强度校核的基础，新型复合材料粘接结构在应用前，需要测试其力学性能能否满足工程实际的需要。然而测试中发现由于不同胶层厚度的粘接试件失效前，胶层会出现不同程度颈缩，由于胶层颈缩产生的边界效应导致测得的粘接试件强度并未真实反映其强

5、度，因此需要研究胶层颈缩产生的边界效应对粘接强度的影响。本文基于某企业与本课题组合作研究所提供的Sikaflex-265粘接剂，参考相关试验标准对粘接剂力学性能特性进行研究，分析粘接试件胶层颈缩引起的应力应变问题，研究厚度及边界效应对粘接试件力学性能测试的影响。针对上述问题展开分析，进行粘接试件力学性能测试方法的改进研究。本论文通过试验和有限元仿真分析，研究粘接试件在不同胶层厚度条件下的强度变化和应力应变分布规律，提出粘接试件力学性能测试改进方法，减小颈缩后的边界效应对试件粘接强度的影响。根据上述研究思路，本课题主要完成以下几个方面的内容：（1）设计胶

6、层厚度和应力状态对粘接试件力学性能影响的测试实验。对粘接结构应力状态进行分析，主要受拉伸应力、剪切应力和拉剪组合应力。选用现在高速动车组上常用的Sikaflex-265聚氨酯类胶接剂作为研究对象，制作胶粘剂的哑铃型试件，并设计粘接试件方案，制定不同胶层厚度和受力形式的粘接试件。（2）通过对胶粘剂哑铃型试件和粘接试件实验，得到力学性能测试数据。通过准静态拉伸试验机测试胶粘剂的性能参数，并且测试得到不同应力状态下不同胶层厚度粘接试件的载荷-位移曲线，发现粘接试件失效强度随胶层厚度增大而减小，而失效位移随胶层厚度增大而增大。不同应力状态下的粘接试件相比，随胶

7、层厚度增I加嵌接试件失效强度下降更大。应用DIC非接触式应变测量系统与电子应变引伸仪，测量试件失效前胶层的应变量及胶层在轴向方向的位移。（3）粘接试件有限元模型的仿真分析计算。首先建立不同胶层厚度粘接试件的有限元仿真模型，将试件拉伸试验得到的失效载荷分布施加到有限元模型中分析计算。从胶层失效前的Mises应力和主应力状态开始，比较不同胶层厚度粘接试件的应力状态及应力分布情况，然后通过有限元仿真与实验数据对比，判断厚度和应力状态对粘接强度的影响。总结胶层厚度对粘接试件力学性能测试的影响，根据分析模型计算，发现不同胶层厚度对接试件的有限元仿真模型的轴向最大

8、应力一致，说明对接试件强度的变化主要受胶层颈缩引起的边界效应影响。而搭接和嵌接试件在胶层面边缘