粘性连接技术在某轿车车顶的应用研究

论文摘要

粘接是借助粘接剂在固体表面上所产生的粘合力，将同种或不同种材料牢固地连接在一起的方法。相比机械紧固和点焊，粘接减少了在接头边缘的应力集中，因此提供了更好的抗疲劳性能；粘接还能够连接不兼容的材料，因为粘接层可以阻止不兼容材料的相互亲密接触，从而防止电偶腐蚀；粘接还具有较高的剪切强度，较好的耐腐蚀和密封等性能。目前，全球范围的能源和环境问题已经出现，这就要求汽车向轻量化的方向发展。汽车零部件的连接是汽车制造中的关键技术之一，目前车身制造中运用最多的连接方式是焊接，但由于成本和技术瓶颈等原因，焊接不能满足汽车制造的某些要求。粘接技术是一种成本低、设备简单、工艺简便、实用性很强的技术。随着高强度粘接剂的发展，粘接接头的强度已经能够满足车身性能的要求。因此，对粘接技术的研究有很好的应用价值。本文首先介绍国内外在单搭接粘接接头方面的研究，粘接在汽车上应用的静态研究和粘接的碰撞研究。对这些研究中使用的研究方法和得到的研究成果做了简单介绍。接着，在商用软件ABAQUS中建立试验单搭接粘接接头的有限元模型，模拟试验中的载荷加载方式和边界条件，然后对模型进行仿真计算，由试验结果得到沿着搭接接头的应变曲线，对有限元模拟结果进行后处理得到相应的曲线，比较有限元仿真结果和实验得到的结果。然后，建立某轿车粘接式车顶有限元模型，包括五个不同粘接层厚度的模型，并对建立的有限元模型进行静强度分析，对所建模型分别施加弯曲和扭转载荷，比较粘接层厚度对模型中各部件应力的影响，从中选出静强度较好的粘接模型。建立某轿车焊接式车顶有限元模型，粘接处使用前面选出的粘接层，对焊接式车顶模型进行有限元分析，比较粘接式车顶模型和焊接式车顶模型的分析结果。最后，选取静强度分析中静强度较好的粘接式车顶模型，对焊接式车顶模型和选出的粘接式车顶模型施加相同的碰撞载荷，然后对两个模型的碰撞结果进行对比分析，通过应力分析结果比较两种模型的抗撞性好坏，通过两种模型的吸能曲线比较两种模型吸能能力的好坏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外相关领域研究概述
• 1.2.1 单搭接粘接接头国内外研究概况
• 1.2.2 粘性连接技术在汽车领域的应用研究
• 1.3 本文研究的意义和主要内容
• 第二章 单搭接粘接接头有限元模拟与验证
• 2.1 单搭接粘接接头应力应变分析
• 2.1.1 单元类型和材料特性
• 2.1.2 有限元分析结果
• 2.2 实验验证
• 2.3 本章小结
• 第三章 粘接层厚度对某轿车车顶静强度的影响分析
• 3.1 车顶有限元模型的建立
• 3.1.1 几何模型的建立及简化
• 3.1.2 粘接式车顶有限元模型
• 3.1.3 焊接式车顶有限元模型
• 3.2 粘接层厚度对车顶静强度的影响分析
• 3.2.1 边界条件和计算工况
• 3.2.2 弯曲载荷下粘接层厚度对车顶静强度的影响
• 3.2.3 扭转载荷下粘接层厚度对车顶静强度的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 碰撞有限元仿真理论基础和粘接层模拟模型
• 4.1 碰撞理论基础
• 4.1.1 显式时间积分
• 4.1.2 能量平衡
• 4.1.3 显式接触算法
• 4.1.4 时间步长控制
• 4.2 粘接层模拟模型
• 4.2.1 简化模型
• 4.2.2 线弹性粘接层
• 4.2.3 线性软化粘接层
• 4.3 本章小结
• 第五章 粘接式车顶碰撞性能分析与对比
• 5.1 车顶碰撞过程中各部件应力分析
• 5.1.1 碰撞时使用的壁障和载荷加载方式
• 5.1.2 碰撞过程中各部件上的应力变化
• 5.1.3 结果分析
• 5.2 车顶碰撞吸能对比分析
• 5.2.1 模拟结果
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 全文展望
• 参考文献
• 作者简介及科研成果
• 致谢