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钢-CFRP胶接接头疲劳损伤特性试验研究
| 论文题名： | 钢-CFRP胶接接头疲劳损伤特性试验研究 |
| 关键词： | 汽车工程;钢材;碳纤维增强复合材料;胶接接头;疲劳损伤特性 |
| 摘要： | 基于节能与环保的需求，近年来结构轻量化在车辆设计领域受到广泛关注。在车身应用方面，使用高性能轻质材料替代传统钢材（如CFRP）是实现轻量化最为有效的方法之一。短期时间内，轻质材料难以完全替代传统车身材料，异质材料在车身结构中的共同应用则会带来一系列连接问题。与传统连接方式相比，胶接技术质量轻、应力分布均匀、密封性好、抗疲劳强，在异质材料连接方面具有较大优势。 相对于传统连接方式，胶接接头服役性能研究较为有限，因此制约了其在汽车制造领域的应用。车辆在服役过程中，异质材料连接部位由于长期受到地面动态载荷的激励而可能发生破坏，而对关键部位疲劳寿命的准确预测能够保证车身达到轻量化的同时满足车身疲劳性能的要求。目前对于金属胶接接头疲劳的试验研究与数值仿真都较为完善，然而仍然缺乏对复合材料-金属胶接接头疲劳服役性能方面的研究。 本文以复合材料基础力学性能与钢-CFRP胶接接头在恒幅载荷下疲劳损伤特性为研究对象，主要开展了以下几个方面工作: (1)使用试验方法与理论模型分别对某型复合材料与接头基底CFRP材料宏观力学性能进行了研究。通过制造相应夹具，对某型复合材料标准试件进行了准静态基础力学性能测试，得到了该复合材料准静态拉伸、剪切以及压缩力学性能参数;使用复合材料宏观力学模型与Halpin/Tsai模型分别获取了接头基底CFRP材料基础力学性能参数，同时基于两种不同材料参数值在ABAQUS(@)CAE中建立了CFRP准静态拉伸有限元模型，通过与试件拉伸试验结果对比选取较为接近的仿真模型。 (2)使用试验方法对钢-CFRP胶接接头在恒幅载荷下疲劳损伤特性进行了研究。基于全寿命疲劳测试方法获取了钢-CFRP胶接接头在特定恒幅载荷下的疲劳寿命，使用背面应变法记录了接头胶层裂纹扩展过程中背部应变变化情况，同时以不同加载周期接头的剩余强度与固有频率变化值对胶层疲劳损伤特性进行了研究。通过分析接头在不同加载周期刚度与强度的退化情况研究了接头疲劳损伤对其静态与动态性能的影响。 |
| 作者： | 赵京南 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李伟东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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