[发明专利]一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法

说明书

本发明提供了一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法，该方法为将粘结剂本体进行吸湿试验，得到饱和吸湿时间，对粘接接头先进行饱和吸湿时间的吸湿试验，再进行老化试验，然后进行破坏性试验，得到失效强度，分为等级失效强度，进行疲劳试验，记录疲劳失效次数，然后用归一化的等级失效强度和录疲劳失效次数得到拟合函数，用斜率的绝对值评估饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响。本发明为车辆复合材料粘接接头的抗疲劳设计提供试验与理论上的支撑，根据不同强度等级和不同老化处理时间粘接接头的疲劳失效断面判断对粘接接头失效形式的影响，评估是否出现最危险的界面失效。为车辆粘接结构的设计，安装提供可靠依据。

技术领域

本发明属于车辆复合材料粘接结构的疲劳寿命技术领域，具体涉及一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法。

背景技术

随着我国汽车产业的大力发展，其所带来的能源消耗和环境污染问题受到日益广泛的关注，而通过使用新材料实现车身轻量化是最为有效的解决途径之一。粘接作为一种新型的结构连接技术不仅可以实现复杂结构不同形状、不同材质的连接，还能够在不破坏车身零件结构的前提下实现连接。粘接结构具有承载面积大、应力分布均匀的特点，能够在保证粘接强度的同时达到轻量化设计目的。粘接是新材料车身的关键连接技术之一。在外部动态载荷长期激励下发生疲劳破坏是造成粘接接头失效的主要形式之一。目前，国内外关于复合材料粘接结构疲劳特性的研究以常温环境条件主，粘接结构疲劳寿命的预测大多数通过疲劳试验测试结构的疲劳寿命，获得粘接结构的S-N曲线，通过S-N曲线预测接头的疲劳寿命。但是，车辆粘接结构在整个服役周期内可能长时间工作在潮湿环境中，粘接剂材料作为一种高分子材料会吸收湿气造成粘接剂出现膨胀现象，粘接剂的吸湿膨胀最终造成粘接结构内应力的产生，内应力的作用可能会降低粘接结构疲劳寿命的下降，进而影响整个结构服役过程中的安全性。

因此，研究持续高湿环境对粘接结构疲劳特性的影响，寻找一种高湿服役环境对接头疲劳寿命影响的评估方法，对于指导车辆粘接结构的抗疲劳设计具有重要的工程指导意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法，该评估方法为车辆复合材料粘接接头的抗疲劳设计提供试验与理论上的支撑，根据不同强度等级和不同老化处理时间粘接接头的疲劳失效断面判断对粘接接头失效形式的影响，评估是否出现最危险的界面失效。为车辆粘接结构的设计，安装提供可靠依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法，该方法为：

S1、根据NF ISO 527-2标准将粘接剂制作成哑铃型，然后在温度为40℃的条件下干燥，达到含水量为20％的干燥状态，得到粘结剂本体；

S2、在温度为25℃，湿度为95％的条件下，对b个S1中得到粘结剂本体进行不同吸湿时间的吸湿试验，粘结剂本体的吸湿时间记为T_a，其中a的取值为：1≤a≤b，a取整数，计算得到b个粘结剂本体在各吸湿时间T_a的吸湿率，利用Fick定律，拟合粘结剂本体吸湿率和粘结剂本体的吸湿时间T_a的关系曲线，得到粘结剂本体达到饱和状态时的饱和吸湿时间T；

S3、在温度为25℃，湿度为95％的条件下，对n个粘接接头先进行S2中所述饱和吸湿时间T的吸湿试验，再进行不同老化时间的持续老化试验，老化时间为D_i，其中i的取值为：1≤i≤n，i取整数，得到n个老化后的粘接接头，n≥3，n取整数；

S4、对S3中得到的n个老化后的粘接接头分别进行破坏性试验，得到n个失效强度，记为S_i；

S5、将S4中得到的S_i分别分成m个强度等级，各失效强度S_i均分别得到m个等级失效强度，各失效强度的不同强度等级的等级失效强度，记为其中j的取值为：1≤j≤m，共得到n×m个等级失效强度；