基于内聚力模型的无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接接头拉剪性能研究

针对铝合金薄板的连接,提出了一种无针搅拌摩擦点焊-胶接混合连接工艺。基于内聚力模型,利用有限元软件ABAQUS模拟无针搅拌摩擦点焊-胶接混合接头的拉剪失效过程,研究了不同焊点排布方式及胶粘剂种类对混合接头力学性能的影响。结果表明,焊点排布方式对混合接头的拉剪载荷没有明显影响,但会影响混合接头内的裂纹扩展行为;使用柔性胶2015混合接头的拉剪峰值载荷和破坏位移均大于脆性胶AV138混合接头。该混合连接工艺为铝合金薄板提供了一种高强度、低变形的连接方案,在汽车轻量化领域具有应用前景。

CRH3高速动车组空调通风口胶接结构设计

通过理论分析和计算确定了动车组空调通风口部件与铝合金车体胶接用胶粘剂的强度指标。介绍了胶粘剂的选择及胶接结构的设计原则,考查了搭接长度、搭接宽度、胶层厚度和被粘接材料厚度等对胶接件粘接强度的影响。结果表明:车体与空调通风口部件的胶接接头选择受剪切应力作用的搭接接头较适宜,并且搭接接头的承载能力随搭接长度或宽度增加呈先快速上升后趋于稳定态势;当搭接长度为10 mm、胶层厚度为6 mm、铝合金板厚度为5 mm且常温湿固化型单组分PU(聚氨酯)胶粘剂的剪切强度超过0.23 MPa时,搭接接头的承载能力相对最大。

不同老化环境下粘接失效准则改进研究

文章通过筛选线性应力组合的方法建立了粘接结构失效准则,将失效准则嵌入到粘接接头仿真模型中,再通过试验与有限元仿真相结合的方法,验证了失效准则的准确性。对比试验与仿真结果,仿真模型展示了不同老化条件下胶层裂纹扩展及失效过程,与实物试验失效过程基本吻合;同时仿真模型计算得出的不同老化条件下失效峰值与试验测得的初始失效载荷相对误差均在20%以内。验证结果表明:该失效准则具有较高的准确性,可用于不同老化条件下粘接结构强度校核,具有较大的理论与工程应用价值。

温湿度对SIKA聚氨酯胶粘剂工艺性能的影响

研究了环境条件主要是温湿度对聚氨酯胶的表干时间、固化速率、初始剪切强度、粘接性能的影响。试验表明,对于结构粘接级别为A1和A2级的部件,SIKA 265、SIKA 221、SIKA 252胶的施工环境温度应为15～30℃、相对湿度为30%～70%;而对于以密封功能为主的部件,施工温度应为10～40℃、湿度为10%～80%。

环境因素对SIKA聚氨酯胶粘剂工艺性影响的研究

介绍施工环境对单组分聚氨酯胶施工性的影响,研究环境对聚氨酯胶的表干时间、固化速率、初始剪切强度和粘接性能,通过试验得到环境对胶粘剂的表干时间、固化速率影响较大。对于粘接级别为A1和A2级别的部件,SIKA265、221、252施工环境温度为15~35℃、湿度为30%~70%。而对于以密封功能为主的部件,施工环境温度为10~40℃、湿度为10%~80%。

CRH_3型高速动车组地板木骨支撑防腐阻燃工艺试验

研究CRH3型高速动车组地板木骨支撑防腐阻燃工艺,分别对浸泡水性阻燃剂、浸泡亚麻籽油2种工艺进行了研究。通过工艺实验得到浸泡亚麻籽油生产的木骨为最佳工艺。

丙烯腈二元共聚体系竞聚率的红外光谱测定

针对丙烯腈（AN）和丙烯酸氨基酯（F）二元溶液共聚合体系，借助于红外光谱的特征峰吸光度比，测定其共聚物组成，用Mayo-Lewis微分组成方程计算竞聚率。将两种单体的均聚物共混作标样，绘制A1/A2～m/n标准曲线，由共聚物中两特征峰的吸光度比计算组成，得到合理的竞聚率值为r1=0．7015，r2=2．3735。

连续水相悬浮法制备酸性染料可染聚丙烯腈

为了接近工业化的连续生产流程,利用实验室现有的仪器设备,设计了连续水相悬浮法生产酸性染料可染聚丙烯腈的实验装置,实现了聚丙烯腈的连续聚合,并研究了第三单体、引发剂用量对聚丙烯腈上染率、产率的影响。结果表明:随着引发剂用量的减少,聚丙烯腈的上染率和相对分子质量提高;第三单体F热处理后,聚丙烯腈的上染率提高。

连续聚合酸性可染丙烯腈共聚物及其粒径分析

开发设计了连续法制备酸性染料可染丙烯腈共聚物的实验装置,近似模拟连续工业化生产流程,实现了酸性可染丙烯腈共聚物时连续聚合,并对聚合物粒径进行分析。结果表明:该聚合物的上染率较高,均在95％以上;还原剂中NaNO3质量分数为8％时,粒径大小基本凝聚成三次粒子的级别,有利于聚合物淤浆的输送和纺丝原液的制备。

F单体与高分子量PAN共混的酸性可染腈纶的染色性能研究

报道了F单体与高分子量PAN共混制备的酸性可染腈纶对酸性染料的染色性能,讨论了染色温度、pH值、时间、盐的百分含量对该酸性可染腈纶上染率的影响。正交试验证实:染色温度的影响最显著,染色时间的影响其次,盐的用量及染浴pH值的影响最小。正交试验确定的最佳工艺条件为:强酸性染料的最佳工艺条件是:染色温度100℃,pH值3,染色时间60 min,盐的用量10%;弱酸性染料的最佳工艺条件是:染色温度100℃,pH值5,染色时间60 min,盐的用量10%。

共聚法制备的酸性可染腈纶的染色性能

研究了共聚法制备的酸性可染腈纶对酸性染料的染色性能,讨论了染色温度、pH值、时间、盐(NaCl)用量对该酸性可染腈纶上染率的影响,并通过正交实验确定了最佳工艺条件.

丙烯腈与丙烯酸氨基酯的溶液共聚动力学研究

采用膨胀计法,研究了丙烯腈(AN)和丙烯酸氨基酯(F)溶液共聚反应过程。N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂。由动力学分析得到单体反应总级数和引发剂的反应级数分别为2和0.956 1,其共聚合反应的表观活化能Ea=53.2 kJ/mol。

车用碳纤维增强复合材料连接结构耐久性研究及失效机理分析

粘接接头便于连接FRP型材料,具有应力分布均匀、疲劳性能好、质量轻等优点,常被用于车辆的轻量化结构设计。车辆在服役过程中会经历不同的温度、湿度耦合作用,给粘接结构的耐久性带来了巨大的挑战。因此,研究车用碳纤维增强复合材料连接结构(CFRP-CFRP)耐久性对车辆轻量化具有重要的指导意义。本文对CFRP-CFRP单搭接接头分别进行在60℃/95%RH、60℃/100%RH、60℃/3.5%NaCl和60℃/5%NaCl温湿盐耦合环境下放置240 h、480 h、720 h的老化试验。利用Fick定律模拟胶黏剂吸水过程,并与实际吸水率进行比较;通过准静态拉伸测试得到接头失效载荷和力-位移曲线,观察到失效载荷并不随时间增长而上升或下降,这表明后固化(失效载荷上升)和环境侵蚀(失效载荷下降)是两种具有相反作用相互竞争的因素。此外,采用DSC和FTIR测试设备对老化前后的胶黏剂进行表征,分析其内在失效机理。

高温持续老化对车用粘接接头静态特性的影响研究

选择对接接头在高温80℃条件下,分别老化144、288、432、576和720 h,测试不同老化时间接头在常温下的失效载荷。把该失效载荷分成100%、60%、50%、40%、30%和20%六个等级进行疲劳试验,获得相应载荷等级接头疲劳失效次数。基于疲劳失效次数建立接头疲劳寿命函数,对比不同老化时间对接头疲劳寿命的影响。最后,使用扫描电镜对比观察失效接头表面微观形貌。研究结果表明:(1)80℃条件下随着老化时间增加,对接接头平均失效强度缓慢减小,经过720 h高温老化,接头平均失效强度比初始减小了16.55%。(2)所有载荷-位移曲线全部呈非线性变化。80℃条件下随着老化时间增加,接头失效位移逐渐减小,说明高温老化导致粘接剂的韧性降低。虽然失效位移随老化时间逐渐减小,但是载荷-位移曲线斜率随老化时间增加而逐渐增加。(3)不同老化时间下,接头疲劳失效断面的微观形貌发生了明显变化。(4)疲劳试验数据表明,环境和时间的共同作用降低了粘接剂的疲劳耐久性,80℃高温环境下老化时间越久,对接头疲劳性能的影响越显著。

轨道客车阻燃胶合板与异质饰面材料粘接性能评价

针对轨道车辆装饰板的结构特点及使用需求,研究了阻燃胶合板与异质饰面材料的粘接性能。饰面材料选取HPL、CPL、PP板材,调整粘压工艺过程参数,并通过对复合后的贴面胶合板产品进行胶合强度、浸渍剥离、表面耐冷热循环性能等性能分析,评价复合产品的粘接性能。经过试验分析,双组分API、环氧胶、水性白胶均可粘接饰面胶合板;API胶黏剂采用热压的胶合强度高于冷压,双组分环氧和水性白胶的强度值与API冷压的强度值相差不大;双组分API、环氧胶、水性白胶贴面胶合板的防潮性能、浸渍剥离率及表面冷热循环的测试无开裂、鼓泡等现象;以PP贴面胶合板为例,剥离力为API (热固化)>API (常温固化)>双组分环氧>水性白胶。

温度对单组分湿固化聚氨酯胶粘剂接头剪切强度的影响

利用准静态拉伸实验研究了温度对聚氨酯类胶粘剂接头剪切强度的影响关系。结果表明,聚氨酯胶粘剂剪切强度随温度升高而逐渐降低;二次多项式函数表达式能够表达这种变化规律;影响聚氨酯类胶粘剂剪切强度随温度变化规律的3个主要测点温度为-40℃、0℃和90℃。最后提出了修正系数的概念,以便指导聚氨酯类胶粘剂在工程结构的粘接设计。

高速动车组车窗粘接强度校核方法研究

提出了基于胶粘剂粘接平面法向正应力(σ)和切向剪应力(τ)的粘接强度校核方法,针对高速动车组车窗粘接结构在实际使用过程中往往承受拉伸力和剪切力的共同作用,引入了嵌接接头,并分别设计了粘接角度为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°的7组试样进行试验。研究结果表明:通过7组不同正剪比时的胶粘剂破坏应力,可拟合出一条胶粘剂破坏应力的包络线,然后根据该包络线总结出一种高速动车组车窗粘接强度的校核方法;该校核方法在预测粘接结构所能承受的最大安全载荷方面具有较好的可靠性、可行性和指导作用,能有效保证安全、可靠地使用车窗粘接结构。

轨道客车用聚氨酯胶粘剂自然老化行为的研究

为评价高速列车用PU(聚氨酯)胶粘剂在我国不同气候环境中的适应性,选择武汉、漠河、尉犁和万宁地区作为样品自然老化的试验区,对曝晒90、183、365 d后的PU胶粘剂本体试样及铝合金胶接件进行力学性能、粘接性能和结构的测定。研究结果表明:试样表面裂纹扩展受湿热老化、光老化过程的协同作用影响较大;老化初期,光降解作用萌生细裂纹龟裂,而湿热水解作用产生凹坑,并且对裂纹扩展影响较大;水渗透至基底金属处产生腐蚀,使PU胶粘剂/铝合金胶接件的界面粘接力明显降低。

铁路客车贴面胶合板开裂问题原因分析

分析了HPL（浸渍纸高压装饰层积板）、胶合板基材以及贴面胶合板的尺寸变化率随样品含水率变化的规律,探讨了不同因素对HPL的拉伸强度、耐开裂性和贴面胶合板的耐浸渍剥离性能等影响。研究结果表明：HPL和胶合板基材的尺寸变化率不同是导致贴面胶合板开裂的基本原因,前者的尺寸变化率是后者的2~3倍;HPL与胶合板基材的界面胶接强度较差、贴面胶合板的使用环境温湿度变化较大,是导致贴面胶合板开裂的主要原因。

CRH3型动车组侧窗的粘接结构设计

根据CRH3型高速动车组侧窗的结构,设计了侧窗粘接接头的形式及粘接密封结构;根据胶粘剂厂商提供的数据及粘接工艺,分析设计了侧窗粘接厚度和接缝宽度。研究结果表明:侧窗粘接接头应选择搭接接头,粘接厚度的理论设计值为5～10mm,接缝宽度的理论设计值为10～17mm;将动车组侧窗的受力情况进行模型化,通过理论计算,并引入衰减因子和安全因子,可推算出侧窗粘接用聚氨酯(PU)弹性胶粘剂的剪切强度需超过0.54MPa,而目前国内外PU结构胶的剪切强度均超过此数值。