[发明专利]一种全服役温度区间下的粘接接头疲劳寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种全服役温度区间下的粘接接头疲劳寿命预测方法，包括如下步骤：步骤1、在车身全服役温度区间内测定不同温度下粘接接头的准静态失效强度后，建立失效强度随温度变化的函数；步骤2、确定粘接接头疲劳加载频率；步骤3、进行不同温度下的粘接接头的疲劳试验，获得不同温度下指定寿命的循环应力中的最大应力后，建立不同温度下的S‑N曲线函数；步骤4、将不同温度下的S‑N曲线函数中的疲劳参数拟合成关于试验温度的函数，进而获得应力幅‑温度‑疲劳断裂循环寿命拟合函数后，将其拟合成T‑S‑N疲劳性能曲面；步骤5、根据温度影响因子获得接头准静态拉伸时的危险点应力，同时对所要预测的实际接头疲劳寿命中对应的外载荷循环特征值进行判断，最终根据T‑S‑N疲劳性能曲面中得到所述粘接接头实际循环寿命。

技术领域

本发明涉及粘接接头疲劳性能测试技术领域，尤其涉及一种全服役温度区间下的粘接接头疲劳寿命预测方法。

背景技术

汽车在行驶过程中会受到来自多方面的动态交变载荷作用，导致车身粘接结构在长期服役过程中很容易发生疲劳破坏，从而严重影响车辆安全性。同时车辆在实际运行过程中，车身粘接结构往往还受到温度、湿度、盐雾和紫外线等因素的作用，不同环境因素对粘接接头性能存在较大的影响。考虑到可以采用密封胶和涂装等手段有效降低湿度、盐雾和紫外线的影响，因此，温度成为影响粘接结构性能的最主要因素。在复合材料粘接接头中，粘接剂和复合材料基底均为高分子材料，具有温度敏感性，在不同温度下其静、动态性能发生改变，特别是当温度接近材料玻璃转化温度T_g时，变化更为明显。因此，对粘接接头在车辆服役温度区间内的疲劳性能进行测试具有十分重要的意义。

在研究实际结构中胶粘剂受力作用时，由于实际实验中无法对整个粘接结构进行受力分析，只能通过粘接接头来模拟实际结构胶粘剂的受力。目前粘接接头疲劳试验装置主要的缺点和不足有：现有的疲劳加载装置只能对粘接接头施加剪切方向和拉伸方向的载荷，无法使粘接接头承受压力，所以现有的疲劳装置只能施加r＞0的循环载荷；现有的疲劳装置对非轴向载荷比较敏感，试件容易承受非轴向载荷；现有的疲劳装置对试件加载进行疲劳作业时，试件伸缩容易产生晃动，对加载装置寿命影响较大；现有的疲劳加载装置及测试方法主要针对常温条件，没有充分考虑温度的影响；现有疲劳加载装置通常只能对单一试件进行加载；现有疲劳加载装置只能对单一试件进行加载，效率较低；现有的疲劳性能测试方法不能实现任意循环特征下的一定温度范围内任意应力幅下的疲劳寿命预测。

发明内容

本发明设计开发了一种全服役温度区间下的粘接接头疲劳寿命预测方法，本发明的发明目的是通过粘接接头在任意温度及不同循环特征下的疲劳寿命预测方法，实现不同循环特征以及任意温度下的粘接接头实际疲劳寿命预测。

本发明提供的技术方案为：

一种全服役温度区间下的粘接接头疲劳寿命预测方法，包括如下步骤：

步骤1、在车身全服役温度区间内测定不同温度下粘接接头的准静态失效强度后，建立失效强度随温度变化的函数；

步骤2、确定粘接接头疲劳加载频率；

步骤3、进行不同温度下的粘接接头的疲劳试验，获得不同温度下指定寿命的循环应力中的最大应力后，建立不同温度下的S-N曲线函数；

步骤4、将不同温度下的S-N曲线函数中的疲劳参数拟合成关于试验温度的函数，进而获得应力幅-温度-疲劳断裂循环寿命拟合函数后，将其拟合成T-S-N疲劳性能曲面；

步骤5、根据温度影响因子获得接头准静态拉伸时的危险点应力，同时对所要预测的实际接头疲劳寿命中对应的外载荷循环特征值进行判断：

当所要预测的实际接头疲劳寿命中对应的外载荷循环特征值r′≠-1时，将实际工作循环应力幅σ′_T,a等寿命的转换为特征值为r′＝-1的应力幅σ′_{T,a(r′＝-1)}后，通过所述T-S-N疲劳性能曲面得到所述粘接接头实际循环寿命；