胶粘剂厚度和弹性模量对胶焊接头应力分布的影响

采用三维弹塑性有限元分析方法，数值分析了胶焊接头中胶粘剂厚度和弹性模量对胶焊接头内应力分布的影响。给出了五种不同弹性模量和五种不同厚度胶粘剂下，胶焊接头中焊点边缘和搭接区边缘的应力分布曲线。结果表明：胶粘剂的弹性模量低和厚度大时，胶层中的剪应力小而焊点边缘处存在明显的应力集中；胶粘剂弹性模量增大和胶层厚度减小时，接头中焊点边缘处应力减小而胶层中剪应力增大。在一定条件下，胶焊接头中采用易变形的胶粘剂对提高胶焊接头的承载能力有利，可选择低弹性模量的胶粘剂和较厚的胶层厚度。

板厚对不同胶粘剂胶焊单搭接头中应力分布影响的数值分析

采用三维弹塑性有限元分析方法，研究了板厚对胶焊单搭接头中有效应力分布的影响。计算结果表明，板厚对不同胶粘剂胶焊接头中的有效应力分布有不同影响。对酚醛树脂胶粘剂胶焊接头，搭接区边缘应力高于焊点边缘，搭接区边缘是裂纹的起裂位置；随板厚增加，搭接区边缘的峰应力减小而焊点边缘应力变化不大，使应力分布趋于均匀，对提高接头强度有利。对丙烯酸酯胶粘剂胶焊接头刚好相反。

胶焊搭接接头的应力分布和疲劳行为研究

考察了胶焊接头焊点区的结构组成和硬度分布，建立了胶焊接头的计算模型，模型中计人了若干结构细节，使之与实际接头更为接近。计算并对比研究了胶焊和点焊、胶焊和胶接接头中的应力。通过疲劳试验获得了三种接头的－Ｎ曲线，研究了三种接头的疲劳性能和断裂特征。结果表明，数值分析所得应力与疲劳性能试验结果及试验现象吻合良好。在电阻点焊接头中采用胶粘剂，可大大改善电阻点焊接头的疲劳性能，而焊点对胶接接头的疲劳性能有不利影响。

搭接长度对胶焊接头应力分布的影响

采用三维弹塑性有限元方法，对采用酚醛树脂和丙烯酸酯两种结构胶粘剂的胶焊单搭接头，研究了其搭接长度对接头中应力分布的影响。计算结果表明：酚醛树脂胶粘剂胶焊接头中，搭接区边缘应力值高于焊点边缘应力值；丙烯酸酯胶粘剂的胶焊接头中，焊点边缘应力远高于搭接区边缘应力。搭接长度增大时，两种胶粘剂胶焊接头的搭接区内，焊点边缘和搭接区边缘处的峰应力值都减小。增加搭接长度可以提高胶焊接头的强度。

锻压力对铝合金点焊接头疲劳行为的影响

采用试验和有限元分析相结合的方法,考察了锻压力对铝合金电阻点焊接头中残余应力和接头疲劳行为的影响。结果表明,采用锻压力显著降低了熔核边缘外部热影响区中的残余应力,疲劳裂纹不再从热影响区中萌生,而是全部从熔核边缘处开始;残余应力的降低使得疲劳裂纹扩展的驱动力减小,接头的疲劳强度提高。

焊点间距对胶焊接头应力应变分布和强度的影响

采用数值分析和试验研究方法考察了焊点间距对两种胶焊中应力应变分布和接头强度的影响。结果表明,高弹性模量胶粘剂胶焊接头中,增大焊点间距,焊点区应力减小而搭接区边缘胶层中的应力应变略有增大;低弹性模量胶粘剂胶焊接头中,焊点处应力集中程度和搭接区边缘胶层中的剪应变值都随焊点间距的增加而增大,增加焊点间距,两种接头的胶层断裂强度都将降低。试验所得接头断裂时的名义应力随焊点间距的增加而略有减小,与计算结果吻合良好。

板宽对胶焊接头应力分布影响的数值分析

采用三维弹塑性有限元方法，研究了酚醛树脂和丙烯酸树脂两种胶粘剂的胶焊接头中，板宽对应力分布的影响。结果表明，酚醛树脂胶粘剂胶焊接头中，搭接区边缘应力值高于焊点边缘应力值，导致接头从搭接区边缘起裂，板宽增大时，焊点边缘处和搭接区边缘的峰应力都减小，对于提高胶焊接头的强度有利，但不会改变接头的断裂形式；丙烯酸树脂胶粘剂的胶焊接头，焊点边缘应力远高于搭接区边缘应力，因此接头从焊点边缘起裂，板宽增大时，焊点边缘应力基本不变。因此增加板宽对提高接头强度无明显作用，接头断裂形式也不发生改变。

铝合金电阻点焊过程的有限元模拟

建立了铝合金电阻点焊过程的有限元分析模型,采用基于显微接触理论的接触电阻模型模拟点焊过程中试件与试件界面上的接触电阻。计算获得了焊接过程中电极/试件和试件/试件接触界面上接触半径的变化,以及试件间界面上压应力、电流密度和温度的分布。试验考察了熔核的形成和长大过程。比较表明,计算与试验测量结果符合很好,证实了所采用的接触电阻模型在铝合金电阻点焊模拟中的正确性和适用性。

点焊搭接接头中的应力分布及接头疲劳行为研究

基于对实际点焊接头硬度分布的分析，建立了包括熔核、热影响区和母材的单点点焊搭接接头计算模型。用三维弹塑性有限元分析方法，全面分析了点焊搭接接头的应力分布情况。分析结果表明：接头搭接区内表面上焊点边缘处的应力集中是接头高周疲劳裂纹起裂和扩展的决定因素。焊点边缘附近区域中存在的高应力，导致高周疲劳裂纹由强度较低的母材起裂并扩展。

胶焊技术及其应用

研究了胶焊技术的特点、分类、胶焊对工艺参数的要求和工艺参数对胶焊质量的影响规律。介绍和分析了胶焊技术的应用现状及其发展趋势。

汽车钢板胶焊接头的计算模型及其应力场特征研究

基于对胶焊接头局部结构和硬度分布的分析，建立了胶焊接头的计算模型。同时，对胶焊搭接接头拉伸剪切试验的载荷—位移曲线作了讨论。采用所建立的模型进行有限元计算，获得了两种弹性模量胶粘剂胶焊接头和单纯点焊接头的应力场，所得结果证实了计算模型模拟胶焊接头的有效性。

边缘定位胶焊接头的应力应变分布和强度研究

采用弹塑性有限元分析和试验研究方法 ,考察了焊点间距对两种搭接区边缘定位胶焊接头中应力应变分布及接头强度的影响 .结果表明 :两种接头中两焊点处的应力应变分布基本相同 ;采用环氧树脂基胶粘剂时 ,应力应变主要分布在搭接区边缘 ,改变焊点间距基本不影响接头搭接区边缘处的应力应变值 ;丙烯酸酯胶粘剂胶焊接头中 ,焊点区存在应力集中 ,且应力值随焊点间距的增加而增大 ,搭接区边缘胶层中的应力应变值基本不随焊点间距的改变而改变 .试验结果和数值分析结果都表明 ,改变焊点间距对边缘定位胶焊接头的胶层断裂载荷基本没有影响 .

铝合金电阻点焊中电极点蚀对焊接质量的影响

采用有限元和物理模拟方法,考察了铝合金AA5182电阻点焊过程中电极点蚀对焊接质量的影响。结果表明:当电极尖端点蚀面积增加时,电极与试件界面上的实际接触面积基本不变,而试件与试件界面上的接触面积显著增加,电流密度大大减小,形成熔核的厚度和直径都减小。物理模拟试验所得熔核的形状和尺寸与有限元法预测结果符合很好。物理模拟和数值模拟都表明,点蚀孔直径为5.0mm时,只能形成厚度十分有限的环状熔核。研究揭示:电极尖端点蚀导致被连接试件之间的接触面积增大是其影响焊接质量的主要原因之一。

胶焊接头的三维弹塑性应力分析

采用三维弹塑性有限元方法，数值分析了胶焊搭接接头的应力分布，并与点焊接头、胶接接头的应力分布情况相比较。结果表明，胶焊接头搭接区中应力分布均匀，其焊点或内部不存在点焊接头焊点中所具有的高应力，消除了点焊接头中焊点边缘处的应力集中。胶焊接头的应力分布特征与胶接接头十分相似。由应力分析预测的接头强度与已有的试验结果一致。

胶焊单搭接头静拉伸力学行为的研究

对比考察了胶接、电阻点焊和胶焊接头的静拉伸剪切强度和断裂特征。结果表明,典型的胶焊接头载荷位移曲线呈双峰形态,兼具纯胶接和纯电阻点焊接头的特征;曲线上第一载荷峰值略低于单纯胶接接头的断裂载荷,第二载荷峰值与单纯电阻点焊接头的强度基本一致。

中间层厚度对陶瓷扩散焊接头应力分布影响的数值分析

采用有限元计算方法，对平面应变、平面应力两种应力状态下含中间层的陶瓷接头界面上应力分布规律进行数值分析。得到了接头界面上正应力和剪应力沿板定的分布曲线。结果表明，中间层材料厚度小时，两种应力状态下的正应力和剪应力在接头界面上滑板定的分布基本均匀。中间层材料厚度增大，平面应变状态下试件中部的正应力增大并出现峰值；平面应力状态下在试件自由瑞边缘正应力增大并出现峰值。两种应力状态下界面上的剪应力由板中央到板边缘逐渐增大，界面上边缘处最大剪应力的值也随中间层厚度的增加而增大。因此，在保证接头接合良好的前提下，应采用小厚度的中间层。

铝合金电阻点焊中电极点蚀的形成机制

建立了铝合金电阻点焊过程数值模拟的有限元分析模型,考察了焊接过程中电极与试件界面上接触半径的变化,以及电极尖端表面上电极压力、电流密度和温度的分布。结果表明:所考察的焊接条件下,接触半径在焊接过程中逐渐增大,电极端面的中部温度最高,而电极压力和电流密度均在接触区边缘集中。实验研究发现电极表面上最初的点蚀部位呈环形,其半径与接触区半径基本一致,由此推断,环状电极点蚀主要是接触区边缘明显的应力集中所致。为减少电极点蚀提高电极寿命,电极的形状设计应使电极与工件接触界面上的应力集中尽可能减小。

Cu/低k芯片铜引线键合中应力状态的数值分析

新型Cu/低k芯片以其优异的性能逐步替代Al/SiO2芯片在微纳米器件中得到越来越多的应用。但由于其抗变形能力和强度较低,在引线键合中容易发生损坏。为研究Cu/低k芯片键合中的应力特征和失效机理,建立了Cu/低k芯片与传统Al/SiO2芯片铜引线键合过程的有限元分析模型,计算并对比分析了两种芯片中的应力状态。结果表明:芯片内应力在键合初期快速增长,随后继续增加,但增速变缓;键合过程中高应力区位于铜微球与芯片接触区边缘的下方,呈环形分布;振动中劈刀所在侧高应力区的范围及应力值明显大于另一侧;Cu/低k芯片中应力主要集中于Cu/低k层,Al/SiO2芯片中应力主要集中于劈刀所在侧的Si基板内。键合过程中应力在Cu/低k层的高度集中是新型芯片更易发生分层和开裂失效的根本原因。

电极点蚀形貌对铝合金电阻点焊的影响

采用有限元分析和物理模拟相结合的方法,研究了环形和孔形两种电极点蚀形貌对铝合金AA5182电阻点焊的影响。结果表明,环形点蚀使两试件间接触半径增大,电流幅值基本不变而峰值略外移,所得熔核直径略有增大;孔形点蚀使试件间接触半径增大更为显著,电流密度降低,且由于此时界面中部没有电流流过,材料不能熔化,只能形成环形熔核。孔形点蚀使点焊接头强度大大降低,其对接头强度的不利影响远大于环形点蚀。

胶焊接头中焊点大小对应力分布的影响

采用三维弹塑性有限元数值分析方法，研究了采用弹性模量较高的酚醛树脂和弹性模量较低的丙烯酸酯胶粘剂的胶焊接头中，焊点直径对应力分布的影响。