热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法技术

本发明专利技术提供了热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法，该方法为对异种和同种基材粘接接头进行不同热胀冷缩次数的老化试验，再进行破坏性试验，得到失效载荷，分成等级失效载荷，记录疲劳失效次数，异种基材粘接接头和同种基材粘接接头均建立等级失效载荷与疲劳失效次数之间的拟合函数，得到斜率，各热胀冷缩次数的异种和同种基材粘接接头的拟合函数的斜率之差的平均值，评估热胀冷缩次数对异种基材粘接接头疲劳性能的影响。本发明专利技术为异种基材粘接接头在循环热胀冷缩服役环境下的疲劳寿命预测和相同服役条件下所有异种基材粘接结构的疲劳特性研究提供方法指导，为研究内应力作用对异种基材粘接接头疲劳寿命影响提供方法参考。

Evaluation method of influence of thermal expansion and cold contraction times on fatigue properties of dissimilar base material bonded joints

【技术实现步骤摘要】
热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法
本专利技术属于车辆粘接结构在服役环境下粘接基材热膨胀系数差异对其疲劳寿命影响
，具体涉及一种热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法。
技术介绍
我国轨道交通产业发展带来的能源消耗问题受到人们的日益广泛的关注，降低重量实现轻量化是有效解决途径之一。其中，采用新材料新工艺实现车辆的轻量化是许多研究者关注的方法。粘接结构具有承载面积大、应力分布均匀的特点，还能够在不破坏材料的前提下实现复杂结构不同形状、不同材质的连接达到轻量化设计目的。但是，异种基材热膨胀系数差异造成连接部位出现内应力，内应力因素可能对粘接部位疲劳寿命产生一定影响，因此，连接部位服役过程中的可靠性，是保证车辆安全运行的关键因素。我国幅员辽阔从南到北从东到西跨度非常大，车辆粘接接头服役过程中可能会经历-40℃～80℃温度场左右，由于高铁速度比较快车体粘接部位短时间可能经历大幅度温度场变化，造成温度对粘接结构冲击。尤其是异种基材粘接结构热膨胀系数差异，可能造成粘接接头内应力产生，影响粘接接头在服役过程中的疲劳寿命。当前，国内外关于粘接基材热膨胀系数差异对粘接结构疲劳寿命影响的研究非常少，虽然有一些学者研究了高温或者低温条件下粘接接头的疲劳特性，但是，这些研究并没有考虑热膨胀系数差异造成的影响，为了搞清楚冷热循环作用对异种基材疲劳寿命影响以及接头的失效机理，寻找一种评价热胀冷缩次数对异种基材粘接接头疲劳性能影响的方法，对于保证车辆粘接结构在大跨度温度场环境下的安全服役和粘接接头疲劳寿命预测具有重要的工程指导意义和参考价值。专利技术内容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，提供一种热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法，该评价方法为车辆异种基材粘接接头在循环热胀冷缩服役环境下的疲劳寿命预测提供理论指导，为相同服役条件下所有异种基材粘接结构的疲劳特性研究提供方法指导，为研究内应力作用对异种基材粘接接头疲劳寿命影响提供方法参考。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法，该方法为：S1、基于DIN-6701车辆粘接结构标准，选择n个异种基材粘接接头和n个同种基材粘接接头在湿度为30％的条件下，分别进行不同热胀冷缩次数的老化试验，热胀冷缩次数记为Ci，其中i的取值为：1≤i≤n，i取整数，每次热胀冷缩均经历全温度场均为-40℃～80℃的温度变化，得到n个老化后的异种基材粘接接头和n个老化后的同种基材粘接接头；n≥3，n取整数；所述异种基材粘接接头中的异种基材分别是基材A和基材B，所述同种基材粘接接头中的同种基材为基材A；S2、对S1中得到的n个老化后的异种基材粘接接头和n个老化后的同种基材粘接接头分别进行破坏性试验，异种基材粘接接头得到n个失效载荷，记为同种基材粘接接头得到n个失效载荷，记为S3、将S2中得到的n个和n个分别分成M个载荷等级，异种基材粘接接头的各失效载荷和同种基材粘接接头的各失效载荷均分别得到M个等级失效载荷，异种基材粘接接头的各失效载荷的不同载荷等级的等级失效载荷，记为同种基材粘接接头的不同载荷等级的等级失效载荷的等级失效载荷，记为其中j的取值为：1≤j≤M，异种基材粘接接头和同种基材粘接接头均得到n×M个等级失效载荷；S4、根据S3中的n×M个和n×M个进行疲劳试验，记录各热胀冷缩次数Ci下的各等级失效载荷的疲劳失效次数，异种基材粘接接头的各疲劳失效次数记为同种基材粘接接头的各疲劳失效次数记为异种基材粘接接头和同种基材粘接接头均得到n×M个疲劳失效次数；S5、对S3中的和分别进行归一化处理，以S4中得到的为横坐标，以归一化的为纵坐标，进行数据拟合，得到异种基材粘接接头的n个拟合函数；以S4中得到的为横坐标，以归一化的为纵坐标，进行数据拟合，得到同种基材粘接接头的若干个拟合函数；S6、统计S5中得到的异种基材粘接接头的若干个拟合函数的斜率，记为同种基材粘接接头的若干个拟合函数的斜率，记为计算同一热胀冷缩次数的异种基材粘接接头和同种基材粘接接头的拟合函数的斜率之差放入绝对值|KiA-B-KiA-A|，记为△Ki；S7、利用数理统计方法计算S6中得到的n个△Ki的平均值，记为根据评估热胀冷缩次数对异种基材粘接接头疲劳性能的影响。优选地，S1中所述异种基材粘接接头为异种基材通过车用粘接剂相连接；所述同种基材粘接接头为同种基材通过车用粘接剂相连接。优选地，S1中所述热胀冷缩的温度条件为：首先在温度为80℃的条件下恒温处理4h，然后以1℃/min的速率降温至-40℃，在温度为-40℃的条件下恒温处理4h，然后以1℃/min的速率升温至80℃。优选地，S5中所述归一化的为S3中的与对应的的比值，所述归一化的为S3中的与对应的的比值。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术为车辆异种基材粘接接头在循环热胀冷缩服役环境下的疲劳寿命预测提供理论指导，为相同服役条件下所有异种基材粘接结构的疲劳特性研究提供方法指导，为研究内应力作用对异种基材粘接接头疲劳寿命影响提供方法参考。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是本专利技术的实施例1中热胀冷缩次数为0次时，钢-铝粘接接头和铝-铝粘接接头的拟合函数曲线。图2是本专利技术的实施例1中热胀冷缩次数为10次时，钢-铝粘接接头和铝-铝粘接接头的拟合函数曲线。图3是本专利技术的实施例1中热胀冷缩次数为20次时，钢-铝粘接接头和铝-铝粘接接头的拟合函数曲线。图4是本专利技术的实施例1中热胀冷缩次数为30次时，钢-铝粘接接头和铝-铝粘接接头的拟合函数曲线。图5是本专利技术的实施例1中热胀冷缩次数为40次时，钢-铝粘接接头和铝-铝粘接接头的拟合函数曲线。图6是本专利技术的实施例1中热胀冷缩次数为50次时，钢-铝粘接接头和铝-铝粘接接头的拟合函数曲线。具体实施方式实施例1本实施例的热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法，该方法为：S1、基于DIN-6701车辆粘接结构标准，选择6个钢-铝粘接接头和6个铝-铝粘接接头在湿度为30％的条件下，分别进行不同热胀冷缩次数的老化试验，热胀冷缩次数记为Ci，其中i的取值为：1≤i≤6，i取整数，Ci分别C1～C6，依次为0次、10次、20次、30次、40次和50次，每次热胀冷缩均经历全温度场均为-40℃～80℃的温度变化，得到6个老化后的钢-铝粘接接头和6个老化后的铝-铝粘接接头；所述钢-铝粘接接头为型号为6005A的铝合金和碳钢材料通过高铁动车组车窗和城轨车窗常用粘接剂波士7008相连接；所述铝-铝粘接接头为型号为6005A的铝合金通过高铁动车组车窗和城轨车窗常用粘接剂波士7008相连接；所述热胀冷缩的温度条件为：首先在温度为80℃的条件下恒温处理4h，然后以1℃/min的速率降温至-40℃，在温度为-40℃的条件下恒温处理4h，然后以1℃/min的速率升温至80℃；S2、对S1中得到的6个老化后的钢-铝粘接接头和6个老化后的铝-铝粘接接头分别进行破坏性试验，钢-铝粘接接头得到6个失效载荷，记为分别为1950N、1700N、1663N、1631N、1600N和1544N；铝-铝粘接接头得到6个失效载荷，记为分别为1989本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法，其特征在于，该方法为：S1、基于DIN‑6701车辆粘接结构标准，选择n个异种基材粘接接头和n个同种基材粘接接头在湿度为30％的条件下，分别进行不同热胀冷缩次数的老化试验，热胀冷缩次数记为Ci，其中i的取值为：1≤i≤n，i取整数，每次热胀冷缩均经历全温度场均为‑40℃～80℃的温度变化，得到n个老化后的异种基材粘接接头和n个老化后的同种基材粘接接头；n≥3，n取整数；所述异种基材粘接接头中的异种基材分别是基材A和基材B，所述同种基材粘接接头中的同种基材为基材A；S2、对S1中得到的n个老化后的异种基材粘接接头和n个老化后的同种基材粘接接头分别进行破坏性试验，异种基材粘接接头得到n个失效载荷，记为

【技术特征摘要】
1.一种热胀冷缩次数影响异种基材粘接接头疲劳性能的评价方法，其特征在于，该方法为：S1、基于DIN-6701车辆粘接结构标准，选择n个异种基材粘接接头和n个同种基材粘接接头在湿度为30％的条件下，分别进行不同热胀冷缩次数的老化试验，热胀冷缩次数记为Ci，其中i的取值为：1≤i≤n，i取整数，每次热胀冷缩均经历全温度场均为-40℃～80℃的温度变化，得到n个老化后的异种基材粘接接头和n个老化后的同种基材粘接接头；n≥3，n取整数；所述异种基材粘接接头中的异种基材分别是基材A和基材B，所述同种基材粘接接头中的同种基材为基材A；S2、对S1中得到的n个老化后的异种基材粘接接头和n个老化后的同种基材粘接接头分别进行破坏性试验，异种基材粘接接头得到n个失效载荷，记为同种基材粘接接头得到n个失效载荷，记为S3、将S2中得到的n个和n个分别分成M个载荷等级，异种基材粘接接头的各失效载荷和同种基材粘接接头的各失效载荷均分别得到M个等级失效载荷，异种基材粘接接头的各失效载荷的不同载荷等级的等级失效载荷，记为同种基材粘接接头的不同载荷等级的等级失效载荷的等级失效载荷，记为其中j的取值为：1≤j≤M，异种基材粘接接头和同种基材粘接接头均得到n×M个等级失效载荷；S4、根据S3中的n×M个和进行疲劳试验，记录各热胀冷缩次数Ci下的各等级失效载荷的疲劳失效次数，异种基材粘接接头的各疲劳失效次数记为同种基材粘接接头的各疲劳失效次数记为异种基材粘接接头和同种基材粘接接头均得...

【专利技术属性】
技术研发人员：范以撒，古东东，刘继高，周甲伟，彭晗，胡锋，尚会超，李帅，王星星，
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