复合材料胶接强度探究-精品文档.docx

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1、复合材料胶接强度探究本文研究的垫板对拉伸剪切强度的影响的试样制作经过是：1用玻璃钢专用制机切割底材和垫板，加工时注意加载方向和纤维方向一致；2用酒精清洗并烘干构造构造胶粘接底材和垫板的粗糙面真空辅助成型经过与脱模布接触面；3标记粘接区域；4配制构造胶黏剂；5涂覆胶黏剂并粘接；6后固化处理。加垫板试样按图1粘接，未加垫板试样即不需要粘接垫板。研究外表处理对拉伸剪切强度影响时，试样制作第2步不同，用砂纸打磨底材和垫板的光滑面真空辅助成型和模具接触外表，然后用酒精清洗并烘干。使用电子万能试验机三思UTM5105型进行试验，通过位移控制加载，加载速率为5mm/min。每个条件下测试7个试样。使用光学显

2、微镜观察断口形貌。拉伸剪切强度由下式进行计算：=Fm/BL1其中：为拉伸剪切强度；Fm为失效时最大载荷；B和L分别为构造胶黏剂粘接区域宽度和长度。测试方法对剪切强度的影响图2为加垫板和未加垫板单搭接试样拉伸剪切试验结果图。从图中能够看出，加垫板试样的拉伸剪切强度大于未加垫板试样的拉伸剪切强度。这主要是由于拉伸试验机的两个夹具是在一条直线上，对于未加垫板试样因其几何形状偏心导致在拉伸经过中遭到一弯矩的作用，导致剥离应力即沿胶层厚度方向的拉伸应力增大，因而在剥离应力耦合作用下，未加垫板试样的拉伸剪切强度较低。加垫板的试样构成了几何反对称构造，消除了附加弯矩的作用，大大降低了搭接中的剥离应力，因而提

3、高了拉伸剪切强度。胶层厚度对剪切强度的影响图3为胶层厚度对三种体系构造胶黏剂拉伸强度的影响。从图中能够看出，构造胶拉伸剪切强度随着构造胶黏剂厚度而减小。Volkersen8发现当在使用适当尺寸和一样被粘物条件下，对搭接接头胶层内应力集中系数能够用下式来表示：GL2/Etd。式中，为应力集中系数；G为构造胶黏剂剪切模量；L为接头搭接长度；E为被粘接物弹性模量；t为被粘接物厚度；d为构造胶黏剂厚度。从式中能够看出，增加构造胶黏剂厚度可降低应力集中程度。应力集中程度减小，粘接强度应该比拟大，但是试验结果却相反，这主要是由粘接缺陷引起的，当构造胶黏剂厚度较大时，粘接时不易控制，导致构造胶层内的气泡等缺

4、陷较多，据报道胶层内部缺陷随构造胶黏剂厚度增大呈指数关系迅速增加9，在遭到外应力作用下，缺陷周围存在局部应力集中，因而在较小的外应力的作用下缺陷周围率先失效，随着外应力的逐步增大失效连成一片导致试样最终失效。此外，构造胶黏剂越厚由温度变化而引起接头内应力也越大，构造胶黏剂在固化时产生的收缩应力也越大，内应力的存在也造成胶接接头强度的损失。而当胶层较薄时胶层内部缺陷较少，内应力小，收缩应力小，因而粘接强度高。底材外表处理对剪切强度的影响图4为底材外表处理和拉伸剪切强度的关系图。从图中能够看出，未打磨试样的拉伸剪切强度高，经打磨外表有裸露纤维的试样强度较低，约为未打磨试样拉伸剪切强度的三分之一。图

5、5为不同构造胶黏剂厚度拉伸剪切试样试验失效后的宏观断口图。从图中能够看出试样为剪切毁坏形式。构造胶黏剂厚度为0.5mm试样的毁坏形式是以内聚毁坏为主的混合毁坏，还包括一部分界面毁坏，而且在显微镜下界面毁坏处可观察到胶黏剂的残迹。其他0.5mm试样均为此毁坏形式，没有发现完全内聚毁坏，这和以前研究结果类似，以前研究结果表明完全为胶黏剂胶层内聚毁坏也不多10。而1mm和3mm试样，毁坏均为界面毁坏，而且界面比拟干净，没有胶黏剂的残迹。此外，从图5中能够看到1mm和3mm试样中存在粘接缺陷。因而胶层厚度为0.5mm时，拉伸剪切强度值较高。因而在实际应用中应选用较薄的胶层厚度，以避免完全界面毁坏，获得

6、较好的胶接强度。图6为底材外表处理前后拉伸剪切试样试验失效后的宏观断口图。从图中能够看出外表处理后试样断口上有纤维丝存在。这主要是由于构造胶黏剂黏度较大，不能浸透纤维引起的。因而外表处理后试样的拉伸剪切强度值很小。这个结果讲明由于制造经过引起的超差需要打磨试样或者修补经过中打磨试样使部分纤维裸露，这时就不能直接清洗后涂覆构造胶黏剂，而是要先浸渍树脂或者外表手糊一层布再涂覆构造胶黏剂。加垫板能防止试验经过中由于加载偏心引起剥离应力，测试结果较大。构造胶黏剂的厚度对拉伸剪切强度影响明显，随着厚度的增大而减小；断口形貌表明，构造胶黏剂厚度较小时以内聚/界面混合毁坏为主，随着厚度的增加毁坏形式转变为界面毁坏。外表处理对构造胶黏剂拉伸剪切强度影响特别明显，经打磨外表裸露出纤维试样的试样拉伸剪切强度很低。这主要是由于构造胶黏剂黏度较大不能浸透纤维引起的。本文