碳纤维复合材料胶接单搭接接头的力学研究

随着复合材料在航天技术和汽车工程的广泛应用,复合材料胶接工艺在实际工程应用中获得了举足轻重的地位,胶接工艺技术得到更加快速的发展。本文对碳纤维复合材料单搭接接头建立力学模型,加载横梁弯曲理论估算的载荷,分析胶接接头的剪应力和正应力分布情况,验证了材料屈服强度估算接头能承受的最大拉伸力的合理性。     

胶焊技术与胶接接头的设计分析

胶接接头应力分布均匀，具有较好的抗疲劳性能。此外，胶接接头质量轻、成本低、具有独特的连接密封作用。因此，胶焊技术被广泛应用于航空、航天工业领域，在汽车工业中的应用也日渐广泛。对胶焊搭接接头的强度进行分析，并对目前胶焊工艺存在的问题加以研究。     

改扩建工程拼接路面受力分析及拼接方式

路面拼接是高速公路改扩建必须要面对的问题,其拼接方式对路面结构的应力应变分布及稳定性有重大影响.应用ABAQUS有限元软件分析不同搭接宽度的路面力学响应,并在变化荷载位置情况下,分析沥青混凝土层的拉应力、剪应力变化,得到以下结论:路面层进行搭接后与不进行搭接相比层间最大拉应力、剪应力显著减小;设搭接时,最大拉应力随搭接...     

胶焊,点焊和胶接接头应力分布的比较分析

采用三维弹塑性有限元数值分析方法，比较了分析了胶焊，点焊和胶接接头的应力分布情况，结果表明，胶焊接头与胶接接头的应力分布特征值基本相同，仅在焊点区内略有区别，胶焊接头中的胶粘剂有效地降低了点焊接头中焊点的应力，消除了其焊点过级处的应力集中，所得应力分布可合理解释已有强度试验结果。     

施工过程中沥青-集料界面温度应力影响数值模拟

基于线性弹性理论的基本假设,通过运用Ansys有限元软件,模拟沥青混合料在整个拌和到冷却至环境温度过程中在沥青-集料界面产生的温度残余应力情况。计算分析了4种不同特征沥青-集料界面形貌下界面温度应力的分布情况。研究结果表明:沥青-集料界面形貌特征是影响界面温度应力不可忽视的因素。通过降低界面波形的幅值和增大周期能显著降低界面温度应力值。     

道路改扩建工程中新老路面拼接受力状态的数值模拟

主要结合实际工程,通过模拟分析手段,利用有限元软件ANSYS,建立典型拼接路面结构的三维模型,结果表明,在设置搭接时,不设搭接路面承受应力要明显大于路面所承受的应力值,并且同时伴随着拼接路面结构的搭接宽度的增加,所产生的最大拉应力的增加程度也随之减小,而整个路面所受到的应力大小就会分布更加均匀;同时也会导致我们的最大剪应力呈现下降的趋势,当搭接的宽度不断增加的时候也会使得我们的最大剪应力的减小幅度变小;在搭接宽度增大到一定程度后,对路面结构内部应力的改善无意义。在拼接路面,不利位置有三个,分别为第二道拼接缝左侧0～50. 5 cm区域、顶层接缝位置左侧0～50. 5 cm区域、顶层接缝位置右侧0～50. 5 cm区域。在设计路面拼接时,在这些不利位置,避免分布重车道轮迹带。     

汽车热镀锌钢板激光搭接焊与电阻点焊接头拉剪性能对比研究

以DX54D+Z100MB热镀锌钢板为研究对象,通过设计线状、圆环形及C形3种不同焊缝分布形式的激光搭接焊缝与电阻点焊的拉剪性能对比试验,在保证焊缝质量满足设计方案要求前提下,完成了对4种焊缝形式连接接头的抗剪力测试,并考察了其焊缝组织组成、晶粒尺寸大小以及显微硬度分布情况。结果显示,线状焊缝的抗剪力优于C形焊缝,C形焊缝的抗剪力优于抗剪力相当的电阻点焊焊缝和圆环形焊缝;所有被检连接试样的开裂位置均始于焊缝边缘热影响区,并从一侧母材中撕裂脱出,其产生原因主要与焊接接头处的组织组成、晶粒尺寸差异、有效承载面积不同以及接头处的应力分布形态有关。     

车用胶粘接头机械性能的湿热老化与恢复CSCD

汽车轻量化推动胶接技术在车身中的应用,但湿热的汽车服役环境对胶粘接头的力学性能存在不利影响。该研究利用试验方法揭示一种环氧胶黏剂及其接头的湿热老化规律,制作了单向拉伸和缺口拉伸形式的胶黏剂本体试样,以及双悬臂梁剥离和十字拉伸剥离形式的胶粘接头试样,比较了本体和接头的初始、湿热老化和恢复性能。结果表明:胶黏剂本体的弹性模量、峰值应力、失效应变和能量吸收均随湿热老化而降低;烘烤除湿后,各性能恢复程度不一;湿热老化导致胶黏剂与母材界面的粘接强度降低,但在烘烤除湿后显著恢复。因而,在对湿热老化后粘接车身的强度进行分析时,要考虑胶本体和界面,并按最坏情形设计。     

钢铝异种金属CMT焊接工艺研究

对1 mm AA5182铝合金板与0.8 mm DC56D+Z 50/50镀锌钢板搭接接头进行了CMT焊接工艺试验,通过对两种不同焊丝的使用对比,得到焊丝成份对钢铝焊接接头金属间化合物生成厚度的影响关系。研究了不同焊接电流下,金属间化合物厚度的变化情况,及其对接头力学性能的影响。     

汽车车身铝板材料回填式搅拌摩擦点焊技术试验研究

为研究回填式搅拌摩擦点焊的技术原理以及在车身焊接中的应用可能性,采用6系铝合金板材为试验材料开展回填式搅拌摩擦点焊工艺研究,研究焊接接头的界面结构,分析工艺参数、搭接边宽度对力学性能的影响。由试验结果可知,界面结构分为焊核区、热机影响区、热影响区和母材区;随着板厚增加,搅拌摩擦点焊接头强度增大;同时焊接时建议薄板在上,厚板在下。最终利用该技术完成乘用车铝合金发动机罩内板总成焊接应用试验,焊点强度满足使用要求。     

高承载力盾构管片接头预埋件抗拉性能试验

为了选择适用于软土地区深埋排水盾构隧道管片接头结构形式,针对新型高承载力盾构隧道管片接头预埋件结构,开展了1∶1结构抗拉性能试验,研究管片接头预埋件在不同荷载工况下,锚筋的应力分布和传递、接头板的变形和位移、螺栓的应力分布、管片混凝土裂缝的分布扩展情况和结构最终破坏模式等力学特征。研究结果表明:锚筋应力随着与预埋件连接处距离的增加逐步减小,且传递曲线均呈现出先陡后缓的趋势;接头预埋件锚板和锚筋的存在,使得接头的整体刚度得到了增强,同时提高了结构的承载能力;结构最终破坏模式是接头预埋件与锚筋的连接位置发生断裂破坏,且结构破坏时预埋件整体有较大的翘曲变形,因此可以考虑提高预埋件与锚筋的连接性能并相应增加预埋件的刚度以进一步改善结构的整体性能。     

铝合金车身骨架结构T型接头匹配强度分析

针对车辆行驶时铝合金车身上某些焊接部位常常发生开裂的现象,对车身常用的A16063材料T型焊接接头低、等和高强度匹配进行仿真分析,研究了T型焊接接头受静载荷时的应力应变和焊缝强度对焊接接头应力应变分布的影响.指出,高强度匹配能改善焊接接头性能,并获得了高强度最佳匹配系数,找出了高强度匹配T形接头焊接结构的薄弱位置.     

刚度不对称的间隙胶层单搭接接头中应力分布的研究

在考虑接头非线性和胶层弹塑性的前提下，利用有限元方法分析了连续胶层不对称接头和间隙连接不对称接头中胶层内的应力分布情况，并在此基础上对胶层结构进行优化。结果表明，当胶层中有间隙时，由于间隙位置不同而导致应力最大值和其出现的位置有所不同，这对选择接头破坏起始点有着重要的意义；优化结果表明，在载荷为3kN时，胶粘剂的最小用量为35mm^3，为连续胶层的28％，胶粘剂用量显著降低，可明显增加经济效益。     

外贴FRP加固桥梁界面应力的计算模型研究

现有大部分外贴FRP加固梁界面应力的理论计算模型都因假设胶层应力沿厚度方向为常数而无法得到准确的界面应力分布规律。针对这一情况,提出了一种更为合理的外贴FRP加固梁界面应力计算模型。不同于一些已有模型假设被加固梁和FRP板曲率相同,该计算模型将被加固梁、胶层、FRP板当成三层独立的线弹性欧拉-伯努利梁,分别考虑了各层梁不同的转动。在建立胶层上下界面的位移协调方程中考虑了界面的柔度,通过求解由界面位移协调方程推导而来的耦合控制微分方程组,得到了FRP加固梁各层内力和界面应力的解析解。该文提出的新模型全面考虑了胶层所受的轴力、剪力和弯矩,可以得到梁-胶层界面和FRP板-胶层界面不同的应力分布规律。与有限元模型和已有方法的计算结果比较表明,该模型计算结果是合理的。     

冻融/干湿环境影响下CFRP板-钢界面黏结性能试验

恶劣环境影响下纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢结构的黏结界面是薄弱环节.为掌握恶劣环境对加固界面黏结性能的影响程度,制作了干湿、冻融和冻融/干湿交互环境作用的CFRP板-钢双搭接试件,开展了试件的拉伸试验,分析了试件破坏模式、极限承载力、界面剪应力及分布、黏结-滑移关系和界面刚度变化等.结果 表明:多数试件发生CF...     

新老混凝土植筋连接界面在剪切作用下力学响应的数值分析

基于前期对4组8个"Z形"混凝土连接构件进行剪切试验的结果,针对新老混凝土连接构件在剪切作用下的力学响应开展数值模拟,并详细分析了混凝土连接界面上的应力分布和传递情况。结果表明:通过植筋加固可以提高新老混凝土连接强度,同时还能减小界面间的应力差异,改善界面间的应力传递效果;对于方形和三角形植筋排布形式,其抗剪强度较为接近,但方形排布中各筋材上的应力分配相对更为均匀。     

基于ANFIS的RPC中钢筋搭接性能预测

为明确活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)中钢筋搭接连接性能,以搭接长度、RPC强度和配箍率为试验参数,对13个RPC中钢筋搭接连接试件进行了对拉试验,获得了各试件的搭接应力-滑移曲线。将10个试件的试验结果进行样本训练,建立基于ANFIS且考虑搭接长度、RPC强度和配箍率影响的搭接应力-滑移曲线模型。并利用其他3个试件的试验结果对ANFIS模型进行检验。结果表明:ANFIS模型具有较好的适用性。利用得到的ANFIS模型对不同参数下各试件的RPC中钢筋搭接试件的试验结果进行预测,并分析各参数对搭接性能的影响。结果表明:搭接强度随RPC强度、配箍率的增加而增加,随搭接长度的增加而降低。     

一种客车侧窗的粘接强度校核方法

为了对复杂应力状态下的客车侧窗粘接结构进行强度校核,提出一种基于粘接面法向正应力和切向剪应力的粘接强度校核方法。采用有限元方法在客车行驶的扭转工况下对侧窗胶黏剂进行强度分析,获得胶黏剂单元的实际应力,并通过客车侧窗的局部结构试验进行验证;采用胶黏剂Bostik-ISR 7008设计了1组搭接接头、对接接头和不同粘接角度的嵌接接头,分别在80℃、25℃和-40℃下对粘接接头进行轴向拉伸试验,获得接头破坏时的拉力,建立了一个基于粘接面法向正应力与切向剪应力的失效准则,该失效准则可用一个二次多项式拟合而成;根据弹性力学力的平衡原理,将胶黏剂单元在全局坐标系下6个方向的应力分量转换简化成粘接面法向正应力和切向剪应力的形式,采用失效准则对侧窗胶黏剂的实际应力进行强度校核,计算胶黏剂单元的安全系数,并进行了统计分析,整个过程通过编写FORTRAN程序自动实现。结果表明:胶黏剂的粘接强度随着温度的升高而降低,客车侧窗胶黏剂的安全系数主要集中在大于30的范围;在考虑温度对粘接强度影响的情况下,该客车侧窗的粘接结构是安全的,且存在很大的优化空间。     

激光搭接焊在车身结构上的应用研究

正本文以激光搭接焊为研究对象,研究其在车身结构上的应用。通过大量料片级别实验,获得了搭接焊不同焊接参数下焊接接头的工艺性能表现,并分析焊接功率及搭接间隙对其失效形式及剪切强度的影响。通过与传统点焊及弧焊对比,掌握激光搭接焊独特的性能优势。从焊缝长度和形状方面进行试验分析,进行了激光搭接焊的替代性研究。     

基于黏弹性本构的CFRP-钢界面应力参数敏感性分析

为研究胶粘剂的黏弹性本构关系和粘贴CFRP加固钢梁各设计参数变化对CFRP-钢界面应力的影响,以改进的Maxwell模型表征胶粘剂的黏弹性本构关系。针对加固梁胶层以剪切变形为主的情况,对胶粘剂黏弹性本构进行简化分析,利用拉普拉斯变换和逆变换的数学方法,给出了改进的Maxwell模型各变量的求解方法,利用有限元软件ABAQUS对典型的粘贴CFRP加固简支钢梁进行有限元分析。分析了界面应力随加载时间的变化规律,详细地讨论CFRP弹性模量变化、CFRP厚度变化、胶层厚度变化和CFRP端部到支座的距离变化对CFRP-钢界面应力的影响。依据敏感性分析的基本原理,从定量分析的角度研究界面应力对各参数的敏感程度。结果表明:胶粘剂黏弹性会导致黏结界面发生应力重分布,界面峰值剪应力和峰值正应力随时间增加而减小;胶层越厚,CFRP越薄,CFRP弹模越小;CFRP离支座越近,黏结界面应力越小;对CFRP端部界面剪应力影响最大的参数为CFRP端部到支座的距离,其敏感度因子为1.359;对CFRP端部界面正应力影响最大的参数为CFRP厚度,其敏感度因子为0.956。