[发明专利]一种胶接结构粘接层在高低温冷热循环条件下疲劳寿命的预测方法

权利要求书

1.一种胶接结构粘接层在高低温冷热循环条件下疲劳寿命的预测方法，其特征在于：首先利用有限元分析方法建立胶接结构粘接层的有限元热分析模型，根据材料的属性以及温度载荷输入得到粘接层在不同温度下的应变场输出，即温度载荷引起的粘接层内部应变变化及范围，在该限元分析结果的基础上，确定胶接结构粘接层的最大热应力从而将温度载荷等效转换为相同水平的机械应力载荷，在该等效机械载荷下对胶接结构粘接层进行剪切疲劳试验，从而实现对胶接结构粘接层在高低温冷热循环下疲劳寿命的低成本高精度预测。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述温度载荷为由温度交变以及胶接结构材料组元热膨胀系数差异导致的粘接层间的应变响应，该应变响应采用有限元软件计算得到，优选的所述有限元软件为ABAQUS。

3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述胶接结构包括任何由胶黏剂粘接的同种或多种与粘接层具有不同性质的材料组元构成的结构件。

4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述胶接结构包括任何由胶黏剂粘接的同种或多种与粘接层具有不同热膨胀系数的材料组元构成的结构件。

5.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述粘接层包括环氧树脂胶黏剂、硅橡胶等在内的任意粘接材料。

6.根据权利要求1-5任一项所述的预测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)胶接结构粘接层的高低温循环下的应变场分析及应力计算；

(2)胶接结构粘接层的内部应变原位检测；

(3)胶接结构粘接层剪切力学疲劳实验分析，获得该粘接层的S-N曲线，完成疲劳寿命评价。

7.根据权利要求6所述的预测方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)胶接结构粘接层在高低温循环下的应变场分析及应力计算：胶接结构粘接层的高低温交变应力有限元模拟按照有限元模型的建立、单元类型及网格划分、边界条件、载荷的施加、模拟初始温度的确定5个步骤来完成建模及确定初步的分析方法，在建立的模型的基础上，输入材料属性及载荷工况条件，通过有限元分析得到胶结层在相应条件下的应变场输出；

(2)胶接结构粘接层的内部应变原位检测：将光纤光栅传感器在胶接结构件制造过程中埋入其中，以实现对结构件内部应变的原位精确检测，最终得到光纤光栅测量点的应变及其分布，并给出最大应变；

(3)胶接结构粘接层剪切力学疲劳实验分析，获得该粘接层的S-N曲线，完成疲劳寿命评价：在所述冷热循环下的有限元分析基础上，初步确定胶接结构粘接层的最大热应力，按照设定载荷为理论最大应力水平的0.5、0.8、1.0、1.2、1.5倍分别进行疲劳实验，获得能表征结构件疲劳寿命的S-N曲线，从而得到试样经过无穷多次应力循环而不发生破坏时的最大应力值，即疲劳极限。

8.根据权利要求7所述的预测方法，其特征在于，输入的材料属性包括：弹性模量、泊松比和热膨胀系数。

9.根据权利要求7所述的预测方法，其特征在于，输入的载荷工况为温度载荷。