胶厚对单搭粘接接头强度影响的试验与仿真研究

为研究不同胶层厚度对单搭粘接接头强度的影响,对胶层厚度为0.2 mm、0.7 mm、1.5 mm和2.5 mm的铝5052-铝5052(Al5052-Al5052)单搭粘接接头进行拉伸-剪切试验,对比不同胶厚对Al5052-Al5052单搭粘接接头强度的影响。仿真分析考虑材料非线性和几何非线性,模拟不同胶层厚度表面上的等效应力的分布情况,研究结果表明:胶层厚度影响粘接剂对Al5052-Al5052单搭粘接接头的粘接效果,胶层表面的von Mises应力随着胶层厚度的增加而增大,Al5052-Al5052单搭粘接接头的强度随着胶层厚度的增加而降低。

无压力辅助硅/玻璃激光局部键合

提出了一种新的无需外压力作用的硅/玻璃激光局部键合方法,通过对晶圆进行表面活化处理,选择合适的激光参数及加工环境,成功地实现了无压力辅助硅/玻璃激光键合.同时研究了该键合工艺参数如激光功率、激光扫描速度、底板材料等的影响.实验表明,激光功率越大,扫描速度越小,键合线的宽度就越大.实验结果显示,该方法能有效减少键合片的残余应力,控制键合线宽,并能得到较好的键合强度.该工艺可为MEMS器件的封装与制造提供简洁、快速、键合区可选择的新型键合方法.

补片尺寸对胶层应力分布的影响

粘接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用。其应力状态对于粘接修理结构有着重要的影响。为此,本文用有限元法分析了复合材料粘接修理结构中胶层应力分布随补片尺寸的变化。研究表明,增加补片长度和厚度可以提供补片分担载荷的作用,但是,对胶层的性能要求提高。胶层中大部分区域的应力较低,大部分载荷靠较小面积的胶层传递。修理试样的破坏形式的变化反映了胶层应力分布的变化。

钢和碳纤维增强材料胶接研究现状

碳纤维增强复合材料(CFRP)由于轻质高强,广泛应用于航空航天和汽车工业领域。金属传统的连接方式如焊接对金属和CFRP的连接有较多限制,所以目前CFRP和钢的连接主要还是胶接和机械连接。本文主要归纳了胶接的作用机理和失效形式及胶-铆混合连接的优点,总结胶接主要工艺参数:胶层厚度、粘结长度及表面处理对接头强度的影响,最后对该领域依然存在的主要问题和未来研究工作提出自己的看法。

奇异性法预测粘接厚度对单搭粘接接头失效的影响

通过应力奇异性模型预测了铝5052-铝5052单搭粘接接头初始失效位置的受力情况.与Bogy理论公式相比,应力奇异性有限元模型不但可以很好的确定奇异应力场的形状(应力奇异性指数),且还可以确定奇异应力场的大小(应力强度因子),实现了对单搭粘接接头强度的准确分析和预测.研究结果表明:粘接剂厚度的变化不会影响奇异点应力奇异性指数,但会影响该处应力强度因子,应力强度因子随着粘接剂厚度的增加而增大,应力强度因子越大,粘接界面强度越低,该变化趋势与试验结果相吻合.

不同胶层厚度单搭接接头剪切试验与强度预测

对不同胶层厚度的单搭接胶接接头进行拉伸载荷的剪切试验,对比胶层厚度以及胶瘤等因素对搭接接头强度的影响,通过有限元数值仿真,模拟不同胶层厚度试验件在接头破坏位置附近的等效应力情况,得出随胶层厚度的增加接头强度逐渐减小、端部胶瘤降低了粘接表面应力峰值从而提高接头强度等结论。同时引用Hart-Sm ith弯矩系数计算出较厚胶层单搭接接头强度的保守值。

固体火箭发动机粘接界面力学性能的有限元计算及参数分析

基于界面粘接模型假设,采用界面共节点有限元分析方法,计算了粘接系统的应力与应变分布,探讨了各层材料性能参数和结构参数对粘接系统力学性能的影响。结果表明,随着衬层弹性模量增加,应力集中程度严重;绝热层的弹性模量对粘接系统的力学性能影响很小,衬层厚度对应力、应变的分布基本没影响;中间相模量和厚度是影响界面粘接质量的主要因素。高的中间相弹性模量和厚度会使应力集中程度增强,使粘接破坏更趋于内聚破坏而不是界面破坏。合理的中间相参数可改善粘接系统的粘接质量。

复合材料粘接修理结构中胶层的应力分布

利用有限元方法,研究了复合材料粘接修理结构中胶层的弹性模量对其应力分布的影响。分析了胶层出现屈服和未屈服两种情况下,胶层的第1主应力,剥离应力和xy面剪切应力的分布随胶层弹性模量的变化情况。胶层的第1主应力随弹性模量的增大而增大,未屈服时,应力分布梯度也逐渐增大,大部分载荷集中到胶层的端部和破孔边缘。但是,出现屈服时,应力分布梯度则逐渐下降,大部分胶层承担相应的载荷。最大剥离应力出现在胶层的端部,并随胶层弹性模量的增大而增大。胶层两个粘接面的xy面剪切应力分布并不一样,但都随着胶层弹性模量的增大而增大。

复合材料修理参数对胶接层剪切应力影响规律的研究

复合材料胶接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用,其应力状态对于修理效果有重要影响。本文中得到了修理结构中胶层的应力分布的解析解,与有限元数值结果吻合较好,表明该解析解合理有效。基于该解析解分析了胶层中的应力分布随修理参数的变化,结果表明:增加补片长度和厚度可以降低胶层中的剪应力,但是两者都有临界值,超过临界值后剪应力降低的趋势减缓;胶层中的剪应力随着胶层的厚度增加而减小,随着剪切模量的增加而增大。

激光键合的有限元仿真及工艺参数优化

在硅/玻璃激光键合中,温度场的分布是影响晶片能否键合的关键因素.本文利用有限元法建立了移动高斯热源作用下硅/玻璃激光键合的三维温度场数值分析模型.运用该模型计算了不同的工艺参数条件下硅/玻璃的温度场分布,并由此得出键合线宽.然后通过漏选试验确定影响激光键合的主要工艺参数有激光功率、激光扫描速度及键合初始温度.最后通过对仿真结果进行回归分析,得到激光键合工艺的最优参数,为进一步研究激光键合工艺提供了理论依据.

基于TOM理论的金属裂纹板复合材料胶接修补胶层应力分析

针对复合材料胶接修补结构,基于TOM理论,提出了一种改进的Rose L R F胶层剪应力分析方法。该方法考虑了金属母板厚度方向上的剪切应力变化,认为剪应力沿厚度方向呈线性变化,并通过有限元数值方法进行了验证,分析了不同厚度的金属裂纹板组成的修补结构中的胶层剪应力。结果表明,当金属板厚度较薄(板厚与板长之比小于0.1)时,该方法得到的剪应力比Rose L R F给出的结果更接近于有限元解。

J-114环氧树脂高强度结构胶粘剂的研制

本文研制出一种在胶层厚度达1．0mm时，仍具有很高剪切强度的结构胶粘剂。阐述了该胶的组成、制备、物理性能及机械性能，并对该胶的增韧机理进行了探讨。

单面和双面复合材料粘接修理胶层中的应力分析

胶层在复合材料粘接修理结构中起着载荷传递作用,采用有限元分析方法,研究了单面和双面粘接修理胶层中的应力分布特点,比较了2种不同修理形式胶层的VonMises应力、剥离应力和剪切应力的分布。结果表明,相同载荷下,单面修理的胶层VonMises、端部的剥离应力都较大,受剪切也比较严重。还研究了补片尺寸对胶层应力的影响。

混元胶接单搭接头的应力与刚度分析

拉剪胶接接头的峰值应力常发生在搭接区端头,而中间区的应力非常小,为降低应力集中,提高接头强度和连接效率,系统研究胶层变刚度的混元胶接技术,将高弹性模量的脆性胶置于中间区,而低模量的韧性胶置于搭接区边缘。以胶接理论为基础,考虑被粘物剪切应变,建立单搭拉剪混元胶接接头的线弹性应力和刚度解析模型。理论模型中的正应力和剪应力与有限元模型吻合得较好,证实理论模型的正确性。有限元和解析解均表明,混元胶接接头在搭接区端头的峰值剪应力分别较单一刚性胶和柔性胶胶接时下降了52.1%和24.4%,参数研究中确定了影响混元胶接接头应力和刚度分布特征的关键耦合参数。

SY－P1A高温发泡胶的研制与应用

着重介绍了ＳＹ－Ｐ１Ａ发泡胶的研制过程、综合性能以及在飞机上的应用情况。

SY-P1A发泡胶粘剂的研究

SY－P1A是一种高温使用的结构发泡胶粘剂，本文介绍了这种胶的研制过程、综合性能及其应用情况。

加拿大西部铁杉正交胶合木胶合性能与耐久性初探

以加拿大西部所产铁杉锯材为基材,采用单组分聚氨酯(PUR)和双组分异氰酸酯(EPI)两种不同胶黏剂,0.28 MPa和0.83 MPa两个不同压力参数,制造正交胶合木(CLT)小样(609 mm×609 mm),对其进行胶层剪切测试和浸渍剥离测试,分析判断胶黏剂种类和压力对铁杉CLT胶合性能和耐久性的影响。试验结果表明:胶黏剂种类和压力大小对cLT的胶合性能、剪切破坏中木材破坏率和耐久性均有显著影响:当使用单组分聚氨酯(PUR)、压力0.83 MPa时,相比于0.28 MPa,其胶层剪切试验中木材破坏率更高;浸渍剥离试验中胶层剥离率更低。虽然在北美现行标准中尚没有利用加拿大铁杉制造CLT的相关规定,但加拿大铁杉的各项性能符合CLT制造的要求。建议进行进一步研究,制定合理的工艺参数,将加拿大丰富的铁杉资源用于制造CLT。

基于fsFBG传感器的SRM粘接界面服役状态监测

为了更好地模拟SRM(固体火箭发动机)推进剂/衬层粘接界面服役状态下的应力应变状态,设计了不同倾斜角度的界面拉伸试件。将聚合物封装的飞秒激光逐点直写光纤光栅(fsFBG)传感器埋入推进剂/衬层粘接界面试件中,研究了复杂应力载荷作用下fsFBG传感器的响应。结果表明:粘接试件的强度满足发动机设计验收指标,埋入的聚合物封装fsFBG传感器中心波长随拉应力载荷增大而减小,中心波长漂移量与施加的应力载荷具有良好的线性关系,复杂应力情况下传感器响应符合结构实际的服役状态。

冲击作用下斜接修补CFRP层间分层和胶层的损伤机制及参数分析

首先,针对斜接修补CFRP抗冲击性能差的问题,分别使用基于接触的内聚力模型(SCZM)和基于单元的内聚力模型(ECZM)描述层间分层和斜接胶层破坏,研究CFRP层板的冲击响应和两种失效的演化规律。然后,分析了冲击能量、斜接角度和预拉伸作用对两种失效的影响。结果表明:层间分层起始时间早于胶层破坏,与冲击能量无关;分层和胶层破坏面积随冲击能量增加而增大,胶层破坏面积增加的更明显;斜接角度主要影响胶层破坏,对分层面积几乎无影响;预拉伸作用对两种失效均具有负面作用。最后,进一步讨论分层对胶层破坏的影响,通过与只考虑胶层破坏的情况进行对比,发现层间分层使胶层破坏的面积降低,延缓了胶层的最终失效。

高温中胶合木构件胶缝界面剪切断裂能研究

在氮气保护、温度为20~250℃条件下,开展了120个杨木、花旗松和落叶松-间苯二酚-酚醛树脂(PRF)胶缝界面剪切断裂能试验研究.结果表明:界面剪切断裂能随着温度的升高而降低;当温度为150℃时,由于PRF胶黏剂进一步固化,因此木材-胶黏剂胶缝界面性能提高;当温度高于150℃时,密度较低的杨木和花旗松-PRF胶缝界面断裂能试件的破坏位移下降明显,密度较高的落叶松-PRF胶缝界面断裂能试件的破坏位移相对稳定;20℃时杨木、花旗松和落叶松-PRF胶缝界面的剪切断裂能分别为4.68,5.05,5.37 N·mm-1,100℃时胶缝界面裂缝尖端塑性变形增加,剪切断裂能较初始值分别增加7.2%,6.6%和14.8%,250℃时界面剪切断裂能分别降至0.44,0.46,1.63 N·mm-1.