[发明专利]一种车用粘接剂的粘接强度校核方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘接剂粘接强度校核领域，更具体而言,涉及一种应用于高速动车组、铁路客车、公路客车等领域的车用粘接剂的粘接强度校核方法。

背景技术

粘接技术是工程中常用的一种材料连接技术，采用粘接技术进行连接装配，具有外观整齐、连接区域载荷分布（与螺栓和铆接相比）相对均匀、适用材料广泛及可实现异种材料连接等诸多优点。

近年来，随着工业界新材料应用的日益增多，粘接技术的应用亦愈来愈广泛。在车辆行业中，车身结构与内饰材料、隔声材料、隔热材料、风挡和车窗的装配等多数采用粘接方式。

中国专利申请号201110183157.9公开了一种树脂粘接强度检测方法。通过利用该方案，可提高脆性树脂粘接强度的检测准确性，因此，适用于具有脆性特性树脂的粘接强度检测。但是,存在操作过程复杂,应用不广泛以及检测存在缺陷等问题。

尽管粘接技术具有诸多优势，但从目前的研究状况来看，有关粘接技术的研究还存在以下问题：(1)粘接接头力学性能认识不充分，相关的基础实验研究不完善，积累较少，没有形成统一、完整的强度设计标准。例如GB-T7124-2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）》虽然给出了一种刚性材料对刚性材料的胶接件的拉伸剪切强度测试方法，但是其中也规定了“本实验过程不作为设计资料”。(2)对于车身典型接头以及重要粘接部位的强度预测和设计方法，在工程中还缺乏有效的研究手段。(3)粘接结构的CAE数值模拟分析中没有有效地强度评价模型，尤其是在复杂应力状态和不同环境下的粘接性能评价，需要进行系统的探究。

发明内容

本发明针对现有车用粘接剂粘接技术中存在的问题，利用车用粘接结构胶层厚度较薄，胶层在各种复杂的受力状况下尤以胶层法向正应力与平面内剪应力最为突出的特点，提出一种基于粘接平面法线正应力与平面内剪应力的粘接强度校核方法。

一种车用粘接剂的粘接强度校核方法，步骤1、制作多组粘接角度分别为α_n的车用粘接试件，对其进行拉伸断裂实验；步骤2、根据多组不同粘接角度车用粘接试件在断裂破坏时所受到的正应力σ、剪应力τ在坐标系中描点，构成一条基于正应力与剪应力的粘接剂断裂破坏临界折线；步骤3、将待检测车用粘接试件离散化成单元,即胶层单元，计算胶层单元法向正应力为σ′和切应力为τ′，胶层单元在粘接平面的全应力：步骤4、胶层单元的拉剪比R′_στ＝σ′/τ′，胶层单元与坐标原点的连线表达式为：y＝R′_στx；该连线与所述断裂破坏临界折线的交点的法向正应力为σ″和切应力为τ″；胶层单元所能承受的极限应力步骤5、R＝p′/p″，1-R＝1-p′/p″；取0≤β₁＜β₂＜1，若1-R＜0，代表胶层单元承受的应力超过了极限应力，该胶层单元处于危险区；若0≤1-R＜β₁，代表胶层单元的应力安全裕度不足，该胶层单元处于警告区；若β₁≤1-R＜β₂，代表胶层单元的应力安全裕度合适，该胶层单元处于安全区；若β₂≤1-R＜1，代表胶层单元的应力安全裕度过大，该胶层单元处于低应力区；β₁、β₂为固定常数。

作为进一步的优选，根据车用工况，所述β₁＝20%和β₂＝50%。

作为进一步的优选，所述α_n为大于等于0并且小于等于90度。

作为进一步的优选，粘接角度α_n分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。

有益效果：

本发明的车用粘接剂粘接强度校核方法，能够对任意复杂工况条件下的车辆粘接结构进行粘接强度校核。

在粘接结构所承受工况条件确定的情况下，可以根据本发明所述的校核方法判断粘接结构是否安全，并且通过调整粘接结构形式、粘接面积、涂胶量等途径，使粘接结构达到安全可靠的状态。

在粘接结构形式、粘接面积、涂胶量等条件确定的情况下，可以利用本发明所述的校核方法逆向求解出粘接结构所能承受的最大安全载荷与极限载荷。

附图说明

图1是粘接角度为α的试件法向正应力、平面剪应力示意图。

图2是实施例中所采用的不同粘接角度的粘接实验试件。

图3是粘接试件拉伸断裂破坏的实验数据。

图4是粘接剂断裂破坏临界折线。