【摘 要】
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碳纤维复合材料具有抗拉强度高、质量轻、抵抗冲击破坏性能好的优点,逐步取代传统铸铁和低碳钢与铝合金结合应用到车身的生产制造中。本文以[0°/90°]正交铺层的碳纤维增强树脂基复合材料与5182铝合金为研究对象,对比分析了胶接和铆接接头静力学性能,并对胶接的搭接接头进行落锤冲击试验,对比分析冲击前后对胶接接头静力学性能影响和拉伸失效机理,并用SEM对拉伸失效的断口进行检测,主要的研究内容为:对于胶接接
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碳纤维复合材料具有抗拉强度高、质量轻、抵抗冲击破坏性能好的优点,逐步取代传统铸铁和低碳钢与铝合金结合应用到车身的生产制造中。本文以[0°/90°]正交铺层的碳纤维增强树脂基复合材料与5182铝合金为研究对象,对比分析了胶接和铆接接头静力学性能,并对胶接的搭接接头进行落锤冲击试验,对比分析冲击前后对胶接接头静力学性能影响和拉伸失效机理,并用SEM对拉伸失效的断口进行检测,主要的研究内容为:对于胶接接头,对比分析了聚氨酯结构胶和环氧树脂结构胶的胶层厚度对5182铝合金与碳纤维复合材料单搭接接头抗拉强度的影响。聚氨酯结构胶的黏度高,固化时间短,接头的抗拉伸破坏强度更高;环氧树脂结构胶的流动性更好,有较优的抗冲击性能,两组胶接接头的静力学性能都随着胶层的厚度增大而减小。对于胶接接头的抗冲击性能,通过对制备的接头施加恒定9 J的能量进行落锤冲击试验,结合F-S曲线、F-t曲线和S-t曲线,对不同胶黏剂的类型和胶层厚度的碳纤维复合材料和5182铝合金单搭接接头的冲击过程展开分析,并对冲击后的带有损伤的接头进行拉伸破坏测试,对比分析了冲击前后胶接接头的力学性能和失效机理。结果表明:环氧树脂结构胶对胶层的厚度敏感,当胶层厚度超过0.2 mm时,接头的力学性能显著下降;环氧树脂结构胶抗冲击性能更稳定,聚氨酯胶接接头在在冲击载荷下接头发生快速失效;当接头发生被黏物失效时,接头具有更高的抗拉强度。对于自冲铆接接头,首先沿子午面对铆接接头进行剖切,对截面的成型质量进行评价,在此基础上以材料的搭接顺序和铆钉高度为研究对象对接头静力学性能展开分析,结合载荷-位移曲线对接头的拉伸失效过程和失效形式展开分析,最后对破坏后碳纤维复合材料和铝板的铆接区域进行SEM检测,进一步分析其失效机理。结果表明7 mm和7.5 mm两组高度铆钉的铆接接头拉伸剪切强度相同,但是7 mm铆接接头具有更大残余底厚。四种高度铆钉组成的接头均由铆钉腿部从铝板拔出引起最终失效,随着铆钉高度增加,铝板与铆钉腿部的摩擦磨损现象更加剧烈。
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