一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A Method for Evaluating the Fatigue Life of Adhesive Joints in Saturated and High Humidity Environment

【技术实现步骤摘要】
一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法
本专利技术属于车辆复合材料粘接结构的疲劳寿命
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用的技术方案是：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NFISO527-2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Ta，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Ta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Ta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Di，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Si；S5、将S4中得到的Si分别分成m个强度等级，各失效强度Si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；S6、根据S5中n×m个Sij进行疲劳试验，记录n×m个疲劳失效次数Nij；S7、对S6中的Sij进行归一化处理，以S6中得到的Nij为横坐标，以归一化的Sij为纵坐标，进行数据拟合，得到n个拟合函数；S8、统计S7中得到的n个拟合函数的斜率，记为Bi，对比各拟合函数的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。优选地，S3中所述粘接接头为粘接基材通过粘结剂相对接，粘接基材之间的角度为90°。优选地，S7中所述归一化的Sij为S5中的Sij与对应的Si的比值。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术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。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术的粘结剂本体吸湿率和粘结剂本体的吸湿时间的关系曲线。图2是本专利技术的不同老化处理时间下的归一化的等级失效强度与疲劳失效次数的线性关系图。具体实施方式实施例1本实施例的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NFISO527-2标准将高铁动车组车窗和城轨车窗常用ISR-7008聚氨酯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24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Ta，其中a的取值为：1≤a≤24，a取整数，Ta分别为T1～T24，依次为25h、50h、75h、100h、125h、150h、175h、200h、225h、250h、275、300h、325h、350h、375h、400h、425h、450h、475h、500h、525h、550h、575h和600h，计算得到粘结剂本体在各吸湿时间Ta的吸湿率，粘结剂本体的吸湿率分别为0.31％、0.41％、0.47％、0.55％、0.68％、0.81％、0.88％、0.95％、0.97％、1.05％、1.09％、1.12％、1.15％、1.17％、1.19％、1.23％、1.24％、1.25％、1.26％、1.27％、1.27％、1.28％、1.28％和1.28％，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Ti的关系曲线，如图1所示，得到粘结剂本体达到饱和状态时的饱和吸湿时间T，T为600h；S3、在温度为25℃，湿度为95％的条件下，对5个粘接接头先进行S2中所述饱和吸湿时间600h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Di，其中i的取值为：1≤i≤5，i取整数，Di分别为24h、48h、72h、96h和120h，得到若干个老化后的粘接接头；所述粘接接头为车体常用型号为6005A铝合金材料粘接基材通过高铁动车组车窗和城轨车窗常用ISR-7008聚氨酯粘接剂相对接，粘接基材之间的角度为90°；S4、对S3中得到的6个老化后的粘接接头分别进行破坏性试验，得到若干个失效强度，记为Si；S5、将S4中得到的Si分别分成m个强度等级，各失效强度Si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，m＝6；分别为100％、60％、50％、40％、30％和20％，共得到5×6＝30个等级失效强度；S6、根据S5中的30个Sij进行疲劳试验，记录30个疲劳失效次数Nij；S7、对S6中的Sij进行归一化处理，以S6中得到的Nij为横坐标，以归一化的Sij为纵坐标，进行数据拟合，得到5个拟合函数；所述归一化的Sij为S5中的Sij与对应的Si的比值，分别为100％、60％、50％、40％、30％和20％；所述Di为24h时，Sij/Si＝-0.0583lnNij+0.9550；所述Di为48h时，Sij/Si＝-0.0584lnNij+0.9811；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法，其特征在于，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Ta，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Ta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Ta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Di，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Si；S5、将S4中得到的Si分别分成m个强度等级，各失效强度Si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...

【技术特征摘要】
1.一种饱和高湿环境对粘接接头疲劳寿命影响的评估方法，其特征在于，该方法为：S1、根据NFISO527-2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Ta，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Ta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Ta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Di，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：范以撒，王丽君，上官林建，段俊法，张华伟，席高磊，秦高林，胡志华，王文，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41