单搭接接头断续胶层中应力分布的数值分析

在分析现有的单搭接接头胶层中有集中间隙的有限元模型的基础上，提出了用平面应力随厚度变化的模型取代平面应变模型思路，对比了连续胶层与胶层中有3个断续间隙时搭接部位上剪切应力分布情况。结果表明：与连续胶层的单搭接接头相比，有3个断续间隙的接头剪切应力分布模型大致相同，应力的峰值增加约10％，断续胶层仍承受了部分工作载荷。     

基于一维梁理论模型的金属单搭粘接贴片接头强度分析

摘要： 为了提高单搭粘接接头的强度,基于Goland和Reissner的一维梁理论模型,设计了单搭粘接贴片接头;对铝合金5052(AA5052)单搭粘接接头、AA5052单搭粘接贴铝片接头和AA5052单搭粘接贴铜片接头进行了拉伸 剪切试验,并通过有限元数值模拟获得3种接头破坏位置附近胶层的应力分布情况.结果表明：随着搭接端部刚度的增大,单搭粘接接头的强度逐渐增大,胶层中间部分的应力变化逐渐趋于平缓;与AA5052单搭粘接接头相比,AA5052单搭粘接贴铝片接头的强度提高了3.8%,AA5052单搭粘接贴铜片接头的强度提高了4.9%,从而验证了采用单搭粘接贴片接头的方法具有较好的可行性和有效性.     

胶瘤对单搭接胶接接头强度的影响

阐述了胶瘤所引起的金属单搭接胶接接头端头效应及其应力特性,采用三角形断面的金属楔块模拟了胶瘤对单搭接胶接接头承载能力的影响,实验结果表明,胶或楔块的存在使单搭接接头的端头应力集中程序相对下降,历而导致单搭接接头的拉剪强度明显提高。     

层合板单搭胶接接头应力的三维有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件,用APDL语言开发了相应的程序,研究T700/TDE86复合材料层合板单搭胶接接头在单向拉伸载荷作用下的胶层中面及界面应力,分析了接头界面最大剪切/剥离应力值随胶层厚度尺寸变化的规律,模拟了接头在胶层厚度中间面上的三维应力分布情况.结果表明,明显的剪切/剥离应力集中均发生在接头搭接区端部,影响接头强度的主要因素是剪应力;伴随胶层厚度的增加,接头界面最大剪应力值先减小再增大,而最大剥离应力值则逐渐增大,接头界面剪应力最小值发生在胶层厚度为0. 25 mm的接头,即为胶接接头胶层厚度的较优值.     

层压板单搭接胶接结构损伤失效行为表征分析

为指导层压板胶接结构设计,提高层压板胶接结构的稳定性,基于ABAQUS软件及其用户自定义场变量子程序(USDFLD)和内聚力单元,建立了同时考虑层压板与胶层损伤与失效的层压板单搭接胶接结构的数值分析模型,模型预报结果与试验结果基本吻合.基于该模型对层压板单搭接胶接结构进行应力分析与承载能力影响因素分析,结果表明:胶接结构中胶层剥离应力在胶层内呈对称分布且两端存在应力集中现象,胶层的失效从胶层的两端向中间逐渐扩展;胶层剪应力沿胶层长度方向呈两端高中间低的"凹"形分布;搭接长度是影响胶接接头强度的主要因素,随着搭接长度的增大,胶接接头的强度随之增大并最终趋于稳定值;胶接接头强度和刚度随层压板厚度的增大而增大,但增加幅度较小;层压板铺层形式对胶接结构的承载能力几乎无影响.     

搭接长度对复合材料单搭接胶接接头的影响

 针对复合材料单搭接接头的拉伸性能进行有限元建模,分析搭接长度对单搭接接头的应力分布和破坏模式的影响.结果表明:当搭接长度在5～45mm变化时,最小剪切应力逐渐减小,当搭接长度大于20mm时,搭接长度对应力分布的影响减少;破坏载荷逐渐增大,当搭接长度大于20mm时,搭接长度对破坏载荷的影响减少;单搭接接头的破坏模式为胶层-复合材料界面的边缘发生部分损伤,导致胶层损伤,搭接长度的变化影响单搭接接头的损伤严重程度.     

加载速率对胶接单搭接头剪切强度的影响

讨论了胶层中的粘弹性对单搭接胶接接头拉伸剪切强度和应变的影响,认为胶层一般具有的粘弹性与应力集中程度间有较为密切的关系试验结果表明：在胶接接头经历拉伸剪切试验时,加载速率对接头强度和应变有显著的影响,胶层中的粘弹性也起着重要的作用     

纵向间隙对胶接接头应力分布影响的数值分析

运用弹塑性有限元法研究了连续和纵向间隙连接的单搭接接头应力分布规律.结果表明,当纵向间隙存在时,应力峰值发生在间隙端,随着间隙越大,应力集中越明显;间隙的偏心距越大,应力集中越明显.     

接头形式对胶接强度的影响

研究了不同搭接接头形式,胶粘剂毛边和拉伸切强度的测试方法对拉伸强度的影响。试验结果表明：降低应力集中及剥离应力小的接头形式可有效地提高胶接强度。     

环境中水分对单搭接接头强度和应力的影响

研究了环境中的湿度对胶接接头强度的影响.当胶粘剂处于恒湿环境中,胶粘剂吸收环境中的水分,胶粘剂在固化时,其中吸收的水分汽化,在胶粘剂内部形成孔洞,从而导致实际搭接面积的下降并引起应力集中,使得胶接接头抗载能力的下降.随着接头孔洞的增加 ,接头的名义剪切强度下降,但实际的剪切强度反而上升.     

Kevlar布层间及钢板单搭接黏结性能的试验研究

为了研究Kevlar纤维布层间以及纤维布与钢板单搭接的黏结性能,利用MTS微机控制电子万能试验机,分别对双层Kevlar 49纤维布和Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头的力学性能进行测试.结果表明,双层Kevlar 49纤维布、Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头试样的有效黏结长度分别为25mm和50mm.在有效黏结长度范围内,两种单搭接接头的黏结力均随着黏结长度的增加而增加,但增加幅度逐渐减小,当达到有效黏结长度时,黏结力达到最大值;黏结应力随着黏结长度的增加逐渐降低.本研究结果为土木工程结构补强所用Kevlar纤维布的合理黏结长度提供参考数据.     

铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验

分别采用Cu箔和Cu膜作为中间层,在853 K保温情况下进行了S iC颗粒增强铝基复合材料的瞬间液相扩散连接试验.用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和拉伸试验机研究了表面状态、保温时间和压力对接头显微组织和性能的影响.结果表明:合适的压力和中间层厚度能有效改善接头的组织和力学性能,接头剪切强度随保温时间延长而提高.表面状态对接头强度有较大影响.采用Cu膜作中间层由于没有氧化膜的影响,可以获得更好的接头性能,在加2 M Pa压力,853 K保温120 m in连接时接头剪切强度可达169.1 M Pa,约为母材强度的81.7%.     

异种材料扩散连接界面强度分析

本文针对Ａ３＋ＬＹ１２、Ａ３＋Ｃｕ、Ａ３＋Ａ３几种材料组合进行了扩散连接接头的界面剪切强度试验分析;建立了异种材料扩散连接接头残余应力分析模型;讨论了残余应力分布对所选材料组合接头界面剪切强度的影响。结果表明,残余应力对界面剪切强度有显著影响,根据该模型得出的计算结果和实验测试结果吻合程度良好。     

Metallographic structure,mechanical properties,and process parameter optimization of 5A06 joints formed by ultrasonic-assisted refill friction stir spot welding

Novel hybrid refill friction stir spot welding (RFSSW) assisted with ultrasonic oscillation was introduced to 5A06 aluminum alloy joints. The metallographic structure and mechanical properties of 5A06 aluminum alloy RFSSW joints formed without ultrasonic assistance and with lateral and longitudinal ultrasonic assistance were compared, and the ultrasonic-assisted RFSSW process parameters were optimized. The results show that compared with lateral ultrasonic oscillation, longitudinal ultrasonic oscillation strengthens the horizontal bonding ligament in the joint and has a stronger effect on the joint's shear strength. By contrast, lateral ultrasonic oscillation strengthens the vertical bonding ligament and is more effective in increasing the joint's tensile strength. The maximum shear strength of ultrasonic-assisted RFSSW 5A06 aluminum alloy joints is as high as 8761 N, and the maximum tensile strength is 3679 N when the joints are formed at a tool rotating speed of 2000 r/min, a welding time of 3.5 s, a penetration depth of 0.2 mm, and an axial pressure of 11 kN.     

初始剪切变形对铅芯橡胶支座性能影响分析

为了研究初始剪切变形对铅芯橡胶支座力学性能与大剪切变形时内部应力的影响规律,首先基于厂家提供的支座规格参数得到铅芯橡胶支座有限元模型,验证试验数据与有限元计算结果模型的正确性;然后分析支座尺寸、形状系数、竖向压力等不同参数,对有初始剪切变形的铅芯橡胶支座100%水平性能、内部钢板橡胶最大应力比的影响,并进行大剪应变下支座内部应力分析。结果表明：与无初始剪切变形相比,铅芯橡胶支座的100%水平刚度随着压应力、初始剪切变形、支座形状系数的变化最大为5%,影响程度较小;有初始剪切变形对橡胶隔震支座100%剪应变条件下的橡胶和钢板应力有一定的影响,但基本未达到橡胶材料的拉伸强度和钢板的屈服强度,支座处于安全状态;有初始剪切变形对橡胶隔震支座250%以上剪应变条件下的橡胶和钢板应力有很大的影响,不同剪应变条件下的橡胶或钢板应力均可能达到拉伸强度或钢板的屈服强度,支座有极大的损伤风险;通过分析,建议支座实际剪应变为400%、350%、300%、250%、200%及100%时,其初始变形分别不能超过0、20%、70%、120%、170%及270%。     

界面端脆性开裂扩展的数值模拟

用有限元分析了简支梁下表面粘贴异质材料后粘贴材料性能及结合角对界面端附近应力分布的影响,在此基础上,分别应用最大切应力准则和最大周向拉应力准则对界面端开裂扩展进行了数值模拟.计算结果表明,粘贴材料的性能及结合角仅对界面端附近的应力数值有影响,而对其分布规律影响不大;界面端或者由最大切应力引起沿界面开裂扩展,或者由最大周向拉应力引起垂直于界面在梁内开裂扩展.     

外贴纤维加固梁抗剪承载力计算方法分析

在综合分析国际上关于外贴纤维加固混凝土梁斜截面抗剪承载力计算方法现状的基础上，分析了斜截面外贴材料应变（应力）分布特征，外贴材料与混凝土的最大粘结传力长度和产生梁侧剥离破坏时的最大纤维应变的影响因素，采用与在钢筋混凝土梁中钢筋对抗剪承载力贡献计算模式相似的表达方法，建立了外贴脆性材料对斜截面抗剪承载力贡献的计算模式，在该模式中，分别对外贴封闭纤维箍加固件产生纤维拉断破坏和梁侧纤维剥离破坏时相应承载力进行了分析。