一种粘接接头耐候性实验的离线式加载方法
【技术领域】
[0001] 本发明设计粘接剂强度实验测试与技术领域，特别涉及一种粘接接头耐候性实验 的离线式加载方法。
【背景技术】
[0002] 伴随着粘接剂和粘接技术的迅猛发展，粘接技术在车辆制造领域受到广泛关注。 为了实现汽车轻量化目标，新材料在车身结构上获得大量使用，传统连接方式如焊接、铆接 等受到很大挑战，已经无法满足新材料的连接要求，粘接技术作为一种先进的连接方式获 得越来越多的重视。
[0003] 由于，粘接结构使用过程中受到各种环境状况的影响，所以粘接结构需要进行耐 候性实验，耐候性实验每个周期都需要经过高低温循环，一次实验需要约25~30天，实验 周期长。虽然，现有的带环境箱试验机都可以对粘接接头进行加载耐候性实验，但是，使用 带环境箱的试验机测试只能使用在线式加载方式，该方式一次只能加载一个试件，耐候性 实验需要数十个试件，这样就大大延长实验周期增加实验成本。因此需要设计一种粘接接 头耐候性实验方法，实现多个试件同时进行加载，以降低实验成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的解决现有技术中粘接件耐候性实验中使用带环境箱的试验机测试 只能使用在线式加载方式，且一次只能加载一个试件的缺陷，提供了一种粘接接头耐候性 实验的离线式加载方法，实现离线对粘接件进行加载，大大降低了实验成本。
[0005] 本发明提供的技术方案为：
[0006] -种粘接接头耐候性实验的离线式加载方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一：确定粘接接头的最大实验载荷F。，并将最大实验载荷F。分成η个等级，η 大于或等于2,其中第i个等级的载荷为C i = η
[0008] 步骤二：将粘接接头一端与离线加载装置相固定，另一端与离线加载装置的螺旋 调节机构连接，通过旋转螺旋调节机构为粘接接头施加载荷，同时使用引伸计测量粘接接 头的形变，间接得到粘接接头的载荷大小，当粘接接头的载荷等于第i级的载荷为F 1时停 止继续加载；
[0009] 步骤三：将粘接接头连同离线加载装置放置于环境箱内，环境箱中的温度进行温 度变化循环，每完成5~10个周期，取出粘接接头和离线加载装置，并重新进行离线加载至 所述的载荷F 1，再次放入环境箱内进行温度循环，重复该步骤直至完成预定的m次温度循 环，其中m大于等于2 ;
[0010] 步骤四：取下粘接接头，对粘接接头进行拉伸实验，记录粘接接头断裂载荷及断裂 应变；
[0011] 步骤五：重复步骤二至四，记录i从1到η每个等级载荷下的粘接接头断裂载荷及 断裂应变。
[0012] 优选的是，步骤一中，确定最大实验载荷F。的方法是：
[0013] 使用拉伸试验机分别在不同温度下对粘接接头进行拉伸实验，记录其中最小的断 裂载荷，并取该最小断裂载荷的60%~80%作为耐候性实验的最大实验载荷。
[0014] 优选的是，取该最小断裂载荷的70%作为耐候性实验的最大实验载荷。
[0015] 优选的是，在步骤一和步骤二之间还包括如下步骤：使用拉伸试验机在线对粘接 接头施加至预定载荷F i,并使用引伸计记录此时形变。
[0016] 优选的是，步骤二中，当离线加载时粘接接头的形变等于在线加载时记录的形变 时，停止继续加载，并确定此时加载的预定载荷为Fp
[0017] 优选的是，步骤三中完成的温度循环的次数m = 60。
[0018] 优选的是，步骤一中，最大实验载荷F。被分成的等级数η = 10。
[0019] 优选的是，步骤二中所述离线加载装置上设置有可压缩弹性件，用于补偿离线加 载过程中载荷的损失，所述可压缩弹性件的弹性力F为：
[0020]
[0021]
[0022]
[0023] 其中，Ic1为第一刚度，k2为第二刚度，I 第一压缩量，1 2为第二压缩量，s为可压 缩弹性件实际被压缩量，F1为实验载荷。
[0024] 优选的是，步骤二中所述离线加载装置上设置有可更换弹簧机构，以补偿离线加 载过程中载荷的损失。
[0025] 优选的是，选取所述可更换弹簧机构中弹簧刚度的方法包括如下步骤：
[0026] a、确定最大刚度
，其中F。为最大载荷，a为弹簧最大压缩量；
[0027] b、将最大刚度1(_按刚度比β分成η个等级，
并且使最小刚度满足心S#，其中b为弹簧最小压缩量； h
[0028] c、从上述η个等级刚度中选取一个刚度系数在
之间的弹簧。
[0029] 本发明的有益效果是：本发明提供了一种粘接接头耐候性实验的离线式加载方 法，可以实现使用一台试验机同时对多个粘接试件进行离线式加载，可以实现使用一个环 境箱同时对多个试件进行耐候性实验，大大缩短了试验周期，提高了实验效率，降低了实验 成本。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明所述的粘接接头耐候性实验的离线式加载装置的总体结构示意图。
[0031] 图2为本发明所述的粘接接头耐候性实验的离线式加载装置安装位置示意图。
[0032] 图3为本发明所述的主框架结构示意图。
[0033] 图4为本发明所述的粘接接头结构示意图。
[0034] 图5为本发明所述的加载螺栓结构示意图。
[0035] 图6为本发明所述的粘接接头耐候性实验的离线式加载装置另一实施例的总体 结构示意图。
[0036] 图7为本发明所述的粘接接头耐候性实验的离线式加载装置另一实施例安装位 置示意图。
[0037] 图8为本发明所述的可更换弹簧机构结构示意图。
[0038] 图9为本发明所述的引伸计结构示意图。
[0039] 图10为本发明所述的粘接接头耐候性实验的离线式加载方法流程图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文 字能够据以实施。
[0041] 如图1、图2所示，本发明提供了一种粘接接头耐候性实验的离线式加载装置，包 括主框架110、上双U型连接件120、下双U型连接件130、加载装置以及引伸计140。
[0042] 如图3所示，所述主框架110设置成中空的框架式，即主框架110设置有上、下、 左、右四个面，没有前后两个面，中部为空心。主框架110长334mm，宽65mm，高60mm，两侧 的框架厚度为l〇mm，所述主框架110顶部设置有方形导向孔111，所述导向孔111边长为 18. 5mm，孔深为30mm。在主框架110下部设置有4行销轴孔112、113、114、115,该四行销轴 孔112、113、114、115沿竖直方向布置且相邻两销轴孔之间的中心距为20mm。
[0043] 上双U型连接件120的上部和下部均设置成U型状，下双U型连接件130的上部和 下部也设置成U型状。其中上双U型连接件120上部和下部的U型状结构呈90°角，下双 U型连接件130与上双U型连接件120的结构相同。上双U型连接件120的上部和下部分 别设置有销轴孔，下双U型连接件130的上部和下部分别设置有销轴孔。一并参阅图4,粘 接接头150包括第一接头151、第二接头152以及位于第一接头151和第二接头152之间， 用于将第一接头151和第二接头152粘接到一起的胶层153。第一接头151 -端设置有销 轴孔154,第二接头152的一端设置有销轴孔155。上双U型连接件120下部的销轴孔与第 一接头151上部的销轴孔154之间用销轴116穿过，使上双U型连接件120与粘接接头150 固定。下双U型连接件130上部的销轴孔和第二接头152上的销轴孔155之间用销轴116 穿过，使下双U型连接件130和粘接接头150固定到一起。下双U型连接件130下部的销 轴孔和主框架110下部的四行销轴孔112、113、114、115其中一个用销轴116穿过，以将下 双U型连接件130与主框架110固定。
[0044] 加载装置包括辅助框架161、加载螺栓162、加载螺母163。
[0045] 辅助框架161长45mm，宽65mm，高60mm，顶部中心开有直径5mm的圆孔，下部开有 高22mm，宽45mm的方形槽，辅助框架161固定在主框架110上部。如图5所示，加载螺栓 162上部设置有螺栓柱166,中部设置有方形导向块164,下部设置有销轴孔165,所述上双U 型连接件120的上部的销轴孔和销轴孔165通过销轴116固定在一起，螺栓柱166从辅助 框架161上的圆孔中穿过，并在辅助框架161上方通过加载螺母163进行固定。方形导向 块164与主框架110上的导向孔111相配合，以限制所述的导向块164三个转动自由度和 两个平动自由度，使导向块164只能沿着导向孔111方向上下移动。螺栓柱166通过其上 加载螺母163实现对耐候性粘接试件150的施力及锁死。在旋转加载螺母163时，由于方 形导向块164与导向孔111相配合，限制了导向块164的自由度，使其只能沿着导向孔111 方向上下移动，从而导向块164不会向下传递扭矩，只能对连接于导向块164下方的部件施 加向上的拉力，即粘接接头不会发生扭转，消除了扭矩对粘接接头的影响。
[0046] 在另一实施例中，在螺母163下方还放置有垫片167。所述所述加载螺母163和辅 助框架161之间设置有可压缩弹性件，所述可压缩弹性件被加载螺母163压缩后能够释放 弹性力，且所述弹性力F为：
[0047]
[0048]
[0049]
[0050] 其中，Ic1为第一刚度，k2为第二刚度，I 第一压缩量，1 2为第二压缩量，s为可压 缩弹性件实际被压缩量，F1为实验载荷。
[0051] 可压缩弹性件为非线性的弹性件，^与1 2之间为可压缩弹性件