[发明专利]一种基于胶粘剂化学特性的粘接结构在全服役温度区间下的力学性能的预测方法

说明书

本发明公开一种基于胶粘剂化学特性的粘接结构在全服役温度区间下的力学性能的预测方法，包括步骤1：对粘接试件进行加速老化试验，按照老化周期[t₁,t₂,...,t_N]间隔抽取粘接试件及其对应的粘结剂；步骤2：将不同老化周期的粘接试件在服役温度测点[T₁,T₂,...,T_i,...,T_m]下进行拉伸试验，获得剩余强度[S₁,S₂,...,S_i,...,S_m]，拟合得到不同服役温度测点下的粘接试件的力学性能曲线[S₁(t),S₂(t),...,S_i(t),...,S_m(t)]；步骤3：对常温加速老化试验获得的不同老化周期的粘结剂进行化学特性分析，获得关键化学特性曲线；步骤4：对所述关键化学特性曲线H_j(t)(j＝1,2,3,...,n)进行线性组合，分别筛选获得不同服役温度测点下与所述粘接试件的力学性能变化曲线相关度最高的化学特性曲线的线性组合；步骤5：通过所述化学特性曲线线性组合对粘接试件的力学性能进行预测。

技术领域

本发明涉及力学性能预测技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于胶粘剂化学特性的粘接结构在全服役温度区间下的力学性能的预测方法。

背景技术

人工加速老化试验是将试件暴露于人工产生的自然气候成分中进行的实验室试验。在加速老化环境下，每隔特定周期测量粘接结构力学性能，可以获得力学性能试验数据离散点，并拟合出一条力学性能曲线。同时在常温环境内通过波谱分析(如红外光谱、核磁共振谱和质谱等)、差示扫描量热分析和热重等化学特性分析方法，对胶粘剂进行化学特性分析，得到基团谱峰变化、基团分布的变化、分子链中各种基团的占比、分子量及玻璃态转化温度等信息，拟合出各基团吸收峰强度与老化时间的关系曲线，即化学特性曲线。环境老化往往导致胶粘剂化学特性发生改变，从而影响到粘接结构的力学性能。考虑到老化后胶粘剂玻璃转化温度也会发生改变，因此老化前后粘接结构在特定服役温度下的力学性能也会出现差异。

通过加速老化试验，对老化前后的胶粘剂进行化学特性测试，分析高分子材料的湿热老化机理，建立化学性能(基团、分子量、玻璃化转变温度Tg等)变化与力学性能(失效强度、刚度等)变化的对应关系，对于粘接结构湿热老化的预测具有重要意义。国内外学者采用相关的化学特性分析方法，主要针对老化前后的粘接结构进行了定性分析。发现老化后胶粘剂化学特性发生变化，除此之外，粘接结构的力学性能也会受到影响。

国内外目前的现状着重研究在加速老化过程中的化学特性曲线与力学特性曲线之间的相互关系，定性的分析胶粘剂老化对粘接结构性能的影响，缺乏在两者之间的相关度定量判别，同时主要考虑胶粘剂化学特性与常温测试环境下的粘接结构力学性能之间的关系，没有充分考虑胶粘剂材料老化与服役温度区间内粘接结构性能的关系，不能为老化后粘接结构在服役温度区间内的强度设计提供指导和参考。

发明内容

本发明设计开发了一种基于胶粘剂化学特性的粘接结构在全服役温度区间下的力学性能的预测方法，通过对胶粘剂的化学特性曲线进行线性组合，建立胶粘剂化学特性与粘接结构力学性能之间的联系，实现通过胶粘剂化学特性对粘接结构力学性能进行预测，提高预测精度。

本发明提供的技术方案为：

一种基于胶粘剂化学特性的粘接结构在全服役温度区间下的力学性能的预测方法，包括如下步骤：

步骤1：对粘接试件进行加速老化试验，按照老化周期[t₁,t₂,...,t_N]间隔抽取粘接试件及其对应的粘结剂；