1、假定为小变形状态，已经进行的数值计算表明，大变形与小变形情形下的结果基本相同，差别可忽略不计，故只考虑了材料非线性，不考虑几何非线性。本章所说明的研究条件理想条件下，是相对于第三章而言，即在不考虑点焊过程中所产生的热应力的情况下来研究相关因素对铝胶焊接头应力分布的影响。模型的约束条件与加载情况利用弹塑性有限元法对模型进行分析，所有模型所加的载荷均为均布载荷即，加载过程中，保持胶粘剂和被粘物材料的性能不变。对模型的约束和加载情况见图。由于在胶焊接头的搭接区中，胶层是薄弱环节，胶层与焊核界面出现应力集中，是裂纹越容易萌生和扩展的源头，也最容易在此处破坏。为了考察胶层以及被粘物胶层界面处的应力分布情况，特选取为搭接区中心线处和为界面附近下被粘物处应力分布部分进行数值分析。应力路径如图所示。。

2、屈服点的是塑性部分。在材料开始塑性变形的应力状态用屈服准则来规定。它计算出等效应力，并与屈服强度比较以确定材料何时屈服，。对单向受拉试件，我们可以通过简单的比较轴向应力与材料的屈服应力来决定是否有塑性变形发生，然而，对于般的应力状态，是否到达屈服点并不是明显的。屈服准则是个可以用来与单轴测试的屈服应力相比较的应力状态的标量表示。因此，知道了应力状态和屈服准则，程序就能确定是否有塑性应变产生。屈服准则认为，当空间点的等效应力达到材料的屈服强度时，该点便开始进入塑性状态，等效应力定义为万方数据三峡大学硕士学位论文式中分别为该点和方向上的正应力为该点的三个独立的切应力分量。主应力空间中屈服准则如图所示图主应力空间中的屈服。

3、究在考虑热应力的条件下，胶粘剂与被粘物的力学性能参数如弹性模量混合胶粘剂异质被粘物等对铝胶焊单搭接接头应力分布的影响研究在考虑热应力的条件下，被粘物厚度以及被粘物的斜削角度对铝胶焊单搭接接头应力分布的影响。万方数据三峡大学硕士学位论文理想条件下铝胶焊接头应力分布的数值分析有限元模型模型假定被连接试样参照采用国家标准“胶粘剂拉伸剪切强度的测定刚性材料对刚性材料”确定尺寸，单片被粘物试样长度为，宽度为，厚度为，胶层厚度为，搭接长度为。假设胶焊工艺是先点焊再注胶，在有限元分析过程中，不考虑点焊过程中产生的热影响和残余应力。不考虑胶层中存在气孔夹杂以及缺胶等缺陷假定结构连接完好，结合表面无缺陷，不考虑电极压痕等假设焊点为椭球体，其长轴为，短轴为。同时假定接头中焊核和热影响区力学性能相同。分析。

4、分析中的弹性有限元法的基础上发展起来的。弹塑性材料进入塑性的特征是，当载荷卸去以后存在不可恢复的永久变形，因而在涉及卸载的情况下，应力应变之间不再在唯的对应关系，这是区别非线性弹性材料的基本属性。以材料的单向受力情况为例，只有在加载时应力应变呈现非线性关系，还不足以判定材料是非线性还是弹塑性。但是经卸载后，即可以发现两者的区别。非线性弹性材料将沿原路返回，而弹塑性材料将依据不同的加载历史卸载后产生不同的永久变形。种材料的塑性是指在给定载荷下永久变形的特性。对于工程中常用的材料来说，当其应力低于比例极限时，应力应变关系是线性的。另外，大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性。由于屈服点和比例极限相差很小，通常在有限元分析中假定它们是相同的。在应力应变曲线中低于屈服点的为弹性部分，高于。

5、弹塑性材料的变形。支持初始应力。并提供不同的输出选项。单元的几何形状和单元应力输出如图所示。初始屈服面后继屈服面初始屈服面后继屈服面初始屈服面后继屈服面图强化的屈服面变化等向强化准则随动强化准则混合强化准则图单元的几何形状上和单元应力输出下在本文的研究中主要采用二维广义平面应变单元，通过设置实常数万方数据三峡大学硕士学位论文来定义板宽，从而利用二维单元选项模拟三维变形。图材料的双线性等向强化弹塑性行为模型本文的主要研究工作本文采用有限元软件数值模拟的手段，对铝胶焊单搭接接头的应力分布及其相关影响因素进行研究。主要研究工作有研究焊点的位置对铝胶焊单搭接接头应力分布的影响研究被粘物的几何修正如斜削角度凹槽台阶等被粘物的性质和被粘物厚度对铝胶焊单搭接接头应力分布的影响研。

6、铝胶焊单搭接接头有限元示意图单位单元分析被粘物与胶层均采用广义平面应变单元，利用其二维单元选项来模拟三维变形，用软件进行建模和网格划分，其中焊点和胶层区域采用三角形网格，单元尺寸为其余区域均采用四边形网格，在临近胶层或焊点区域对网格进行进步细化，如图所示。万方数据三峡大学硕士学位论文图局部路径定义图单位图搭接区右端及焊点局部网格图材料的选择采用铝合金或钢抑或制备试样，胶粘剂为种不同的结构胶见表。考虑材料的非线性行为，利用双线性各向同性强化选项来描述材料的弹塑性性能，文中计算所用到的相关材料力学性能参数如表所示。屈服准则选取屈服准则。利用有限元软件进行弹塑性有限元分析。表材料的力学性能材料弹性模量泊松比屈服强度硬化模量焊核钢丙烯酸酯胶聚氨基甲酸乙酯环氧树脂胶酚醛树脂胶焊点的位置对铝。

7、在主应力空间中，屈服面是个以为轴的圆柱面，在中，屈服面是个椭圆，在屈服面内部的任何应力状态，都是弹性的，屈服面外部的任何应力状态都会引起屈服。当材料进入塑性阶段，需引入强化准则来描述了初始屈服准则随塑性应变增加的变化情况。强化准则描述了初始屈服准则随着塑性应变的增加是怎样发展的。般来说，屈服面的变化是以前应变历史的函数，在程序中，使用了三种强化准则等向强化准则随动强化准则和混合强化准则。对屈服准则来说，等向强化是指屈服面以材料中所作塑性功的大小为基础，向所有方向均匀扩张，如图所示，其受压的屈服应力等于拉伸过程中所达到的最高应力。随动强化假定屈服面的大小保持不变而仅在屈服的方向上移动，当个方向的屈服应力升高时，其相反方向的屈服应力应该降低。如图。在随动强化中，由于拉伸方向屈服。

8、量的影响较小。随凹槽中心由搭接区端部向搭接区中心转移过程中，接头端部的应力值明显降低，胶层中部的应力值则有所增大除了剪应力外当凹槽长度与凹槽深度时，在胶层中间的应力值较小且分布较为均匀相对于外凹槽接头而言，内凹槽接头更能改善接头的受力分布。随内台阶长度和深度的增加，应力向搭接区中部转移且台阶处的应力峰值随之降低，适宜的内台阶长度和深度有利于接头中部工作应力的承担。随下被粘物刚度的增强，异质被粘物铝胶焊接头在搭接区右端的峰值应力是逐渐降低的，在焊核右边缘的峰值应力则是逐步增大的且接头应力分布不对称。随两被粘物的厚度同时增加，接头搭接区端部和焊核边缘处的的各应力峰值也随之增大。在焊核中，被粘物的厚度越小，其应力分布越均匀。随胶粘剂弹性模量的逐渐增大，考虑热应力条件下接头端部的各应力峰值逐。

9、力的增加导致压缩方向屈服应力的降低，所以在对应的两个屈服应力之间总存个的差值，初始各向同性的材料在屈服后将不再是各向同性的。混合强化是等向强化和随动强化的结合，屈服面不仅在大小上扩张，而且还在屈服的方向上移动。如图。在本文中考虑材料的非线性行为，利用双线性各向同性强化选项描述材料的弹塑性性能。用中描述为，屈服应力硬化模量万方数据三峡大学硕士学位论文单元简介单元是维节点实体结构单元，的高阶单元，与的插值函数相同，也可退化为节点三角形。具有二次位移，适用于模拟不规则网格。该元素由个节点定义，每个节点个自由度，方向。用作平面单元平面应力平面应变和广义平面应变，也可用作轴对称单元。本单元具有塑性蠕变超弹性应力强化应力刚度大变形及大应变的能力。并具有力位移混合公式的能力，可以模拟接近不可压缩。

10、签名日期万方数据内容摘要本文在对国内外关于胶焊单搭接接头研究情况及其数值模拟技术的研究现状进行综述的基础上，通过运用弹塑性有限元法，以铝胶焊单搭接接头为研究对象，以优化接头应力分布和提高接头强度为目标。在理想条件下考察了焊点的位置被粘物几何修正斜削角度凹槽台阶等异质被粘物和被粘物厚度对胶层中心和胶层被粘物界面应力分布规律的影响，并在考虑热应力的情况下部分因素对接头应力分布规律进行了研究，得出了如下主要结论随焊点的位置由搭接区端部向搭接区中部的移动，接头各应力分量的峰值应力随之移动并且其值大幅降低，当焊点中心与搭接区中心重合时，其峰值应力最小。随着被粘物斜削角度的减小，胶层搭接区端部的各应力峰值降低，中部的应力值有所提高，接头的承载由胶层转变为焊点承载当斜削角度较大时，斜削对接头各应力。

11、上升，胶层与焊点连接处的应力峰值有所降低。随焊点右侧胶层的弹性模量降低，搭接区右侧的峰值应力越小且应力分布也较均匀，但焊点边缘处的应力峰值则随之升高除正应力外。同时改变被粘物厚度，接头应力呈对称形式分布且随被粘物厚度的减小，接头的各应力峰值均有不同程度的下降。与不考虑热应力相比，接头的应力分布特别是焊点内的变化非常显著。随胶层厚度的增加，接头端部的应力峰值有稍许降低，与不考虑热应力接头的应力分布不同的是，焊点与胶层连接处的峰值应力有较大幅度的提升，焊点所承担的载荷变大。万方数据不考虑热应力斜削铝胶焊接头的应力峰值在搭接区端部而考虑热应力时其应力峰值在焊点中。较小的削角度对接头应力分布影响显著，但斜削角度继续增大，其影响没有那么显著。关键词胶焊接头应力分布有限元法热应力接头强度万方数据。

12、焊接头应力分布的影响有限元模型基于本课题组对铝双搭接胶接接头研究，本节以铝合金作为被粘物，以酚醛树脂为胶粘剂，研究焊核中心与搭接区左端距离分别为搭接区中心的变化对接头应力分布的影响。其有限元模型与网格约束条件和加载情况分别见图和图所示。万方数据分类号密级硕士学位论文热力耦合下铝胶焊接头应力分布的数值研究学位申请人王朋学科专业机械设计及理论指导教师游敏教授二四年四月万方数据，万方数据三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者。

参考资料：

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