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原文传递弹性粘接结构力学性能的温度敏感性研究

论文题名：	弹性粘接结构力学性能的温度敏感性研究
关键词：	汽车轻量化;弹性粘接结构;力学性能;温度敏感性
摘要：	粘接连接技术在汽车轻量化技术领域正迅速发展，其中以聚氨酯类为代表的弹性粘接剂以其耐冲击、挠曲性好、稳定性优良及超耐低温的独特优势在粘接技术领域发挥着越来越重要的作用，而且聚氨酯胶的低弹性模量特性使得粘接结构能有效改善由粘接材料的热膨胀系数不同或应力集中引起的热应力现象。作为温度敏感性材料且在长期温湿环境作用下会发生老化，严重影响粘接性能，为充分发挥弹性粘接结构的优良特性及扩增其应用前景，因此有必要综合老化因素和高温环境来分析弹性粘接结构粘接性能。本文以Sikaflex?-265聚氨酯粘接剂和铝合金粘接而成的胶层厚度为6mm的粘接试件为试验对象，从对比常温、高温（80℃）环境下的剩余强度分析老化前后弹性粘接结构力学性能变化规律、在服役温度范围内分析温度对老化后的粘接结构性能影响以及极限温度环境下的强度预测等方面进行了试验研究。主要研究内容如下：　　（1）对比常温、高温（80℃）下的剩余强度分析老化前后弹性粘接结构力学性能变化规律。参考汽车长周期运行环境，试验制定0、20、40、60、80、100、120周期的温湿循环老化方案，对老化不同周期后的粘接试件在常温和高温环境中进行简单应力状态静力学拉伸测试。分析弹性粘接结构剩余强度随老化周期的变化规律，建立常温、高温下弹性粘接结构剩余强度衰退模型，结合粘接剂温度敏感性变化及粘接试件失效模式来分析弹性粘接剂老化行为。　　（2）温度对老化后的弹性粘接结构力学性能的影响。参考汽车实际使用所处温度环境（-40～80℃），选取七个温度测点（-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃），对老化120周期后的弹性粘接试件在不同温度环境下进行简单静力学拉伸测试，分析温湿老化后的弹性粘接结构的力学性能与环境温度的变化关系，结合扫描电镜（SEM）测试与宏观断面来解析不同温度环境下粘接剂失效机理，并在此基础上利用二次应力准则建立老化后的弹性粘接结构在全服役温度区间内的力学性能变化响应面，为校核温湿老化后的弹性粘接结构在汽车服役温度区间内受简单应力作用时的粘接性能提供参考。　　（3）老化后弹性粘接结构在危险工况环境中的失效分析及强度预测研究。由于粘接结构在工程实际环境中常受复杂应力作用，在前文研究的基础上，选取80℃环境作为危险工况，对老化120周期后的弹性粘接试件进行七组拉剪比（0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°）的准静态加载试验，分析危险工况下复杂应力状态对老化后的弹性粘接试件力学性能的影响。另外，对温湿老化前后的粘接剂进行FTIR（Fourier transform infrared spectroscopy）测试与分析，根据相关性分析定义关键基团，构建关键基团化学特性与弹性粘接结构等效应力的泛函关系，最后建立基于粘接剂关键基团吸光度变化分析的弹性粘接结构失效准则的预测方法，为弹性粘接结构的安全设计及强度预测提供参考。
作者：	孟欢
专业：	车身工程
导师：	那井新
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022