端部受沖擊的膠接接頭應力響應分析.pdf

1、　　本文基于有限元法,以膠接對接接頭為研究對象,建立對接接頭受埃佐沖擊時的彈塑性模型,利用有限元軟件分析了沖擊速率、沖擊塊質(zhì)量,膠粘劑性能、膠層厚度和沖擊作用點等因素對膠層的應力和應變響應的影響。主要結(jié)論如下：
　　1) 采用有限元軟件ANSYS及其非線性分析模塊LS-DYNA對膠接接頭在埃佐沖擊試驗中的應力響應情況進行數(shù)值分析。結(jié)果表明：金屬對接接頭在受到埃佐沖擊載荷時,膠層上下兩部分的應力趨于對稱,并且離膠層中心越遠其應力越

2、大。隨著沖擊時間的持續(xù),膠層中心各節(jié)點的等效應力都是先急劇上升,達到一定值后上升速率趨于平緩,直至達到應力峰值,最后又急劇下降直到?jīng)_擊作用時間結(jié)束。
　　2) 采用有限元軟件ABAQUS,以線性Drucker-Prager屈服判據(jù)為基礎建立彈性沖擊模型,研究不同沖擊速率下對接接頭受埃佐沖擊時膠層的應力和應變響應情況,得出結(jié)論：隨著沖擊速率的增大,剛度下降率和應變率的上升速率增大,等效應力的上升速率越大,膠層的上邊緣達到等效應力峰

3、值的時間越早。由膠層兩端部單元的等效應力響應曲線可知,在沖擊速率為 3.2m/s 時,等效應力的上升速率和應力峰值都較低,比較適合用于對接接頭的埃佐沖擊試驗。
　　3) 采用有限元軟件ANSYS,膠層的應變率敏感性用Cowper–Symonds本構(gòu)模型來考慮,建立受埃佐沖擊對接接頭的彈塑性模型,分析沖擊速率對膠接接頭應力和應變響應的影響,得出結(jié)論：沖擊速率越大,膠層的應力上升越快,受相同沖擊作用時間,其等效應力也越大。當沖擊速率

4、為 3.2m/s 時,膠層的屈服應力近似等于屈服強度,之后隨著沖擊速率的增大,等效應力的屈服點也隨之上升,即沖擊速率越大,則膠層的屈服強度越高。
　　4) 研究了沖擊速率為 3.2m/s 時不同沖擊塊質(zhì)量對膠層的應力和應變響應的影響,結(jié)果表明：在此沖擊速率下,增大沖擊塊質(zhì)量,應力上升速率和應力峰值都有所上升,且膠層等效應力的屈服點也有所提高,但是其上升幅度較小。
　　5) 當沖擊速率和沖擊塊質(zhì)量分別為 v=3.2m/s,

5、m=2.5kg 時,研究不同膠粘劑力學性能對對膠層應力和應變響應的影響。得出結(jié)論：在膠層彈性變形階段,等效應力與彈性模量成正比；在塑性變形階段,膠層的硬化模量越大,屈服強度越高,應力上升速率和應力峰值也越高,受沖擊載荷時其抗沖擊強度越大。
　　6) 在上節(jié)的基礎上,研究了膠層厚度對接頭受埃佐沖擊時膠層的應力和應變響應的影響,得出結(jié)論：隨著膠層厚度的增大,膠層的等效應力上升速率降低,受相同沖擊作用時間,其等效應力越小,說明適量增大

6、對接接頭的膠層厚度,可以提高其抗埃佐沖擊時的斷裂韌性,有利于抵御破壞。
　　7) 研究了沖擊作用點對對接膠接接頭受埃佐沖擊時膠層的應力響應的影響,得出結(jié)論：沖擊點為L-2時,膠層的正應力峰值最大,沖擊作用點為L-1時,其剪應力峰值最大；沖擊作用點離膠層的距離越遠,受埃佐沖擊作用時其等效應力越小。
　　8) 建立了對接膠接接頭受埃佐沖擊的彈塑性失效模型,分析了膠粘劑-5 對接接頭受沖擊時膠層的應力響應情況,結(jié)果表明：(1)

7、膠層上下兩端的應力基本上呈現(xiàn)對稱趨勢,距離膠層中心越遠,膠層上的應力越大；(2)沿膠層厚度方向上,離沖擊作用點越遠,膠層的正應力峰值越大；(3)沿膠層高度方向上,膠層的應力峰值先逐漸增大后降低,且距離上下兩端部邊緣越近,應力上升速率和應力峰值越大。
　　9) 采用彈塑性失效模型,研究了三種不同膠粘劑的對接接頭受埃佐沖擊時其膠層的應力響應情況。結(jié)果表明：三種膠粘劑粘接的對接接頭受埃佐沖擊載荷時,正應力的峰值的大小順序為 adhes