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发布时间：2023-11-23 00:25:27
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn胶粘剂剪切模量的测试方法研究作者：来源：《粘接》2017年第01期摘要：参考ASTMD3983—98标准的相关测试方法，设计出粘接夹具和剪切测试夹具，对3种环氧胶粘剂的剪切强度和剪切模量进行了测试试验，分析了拉伸剪切载荷-形变关系、测试了温度（-55℃、24℃和125℃）以及胶层厚度对剪切强度和剪切模量的影响。结果表明：本测试方法可以实现在不同温度环境条件下对胶粘剂剪切强度与剪切模量的测试，结果稳定可靠；胶层厚度对剪切强度和剪切模量测试结果影响十分显著，推荐胶接长度为15mm左右，胶层厚度控制在0.30mm左右。关键词：胶接；胶粘剂；剪切强度；剪切模量中图分类号：TG494.7文献标识码：A文章编号：1001-5922（2017）01-0038-04胶接结构与传统连接工艺相比，具有应力分布均匀、耐疲劳、质量轻、工艺简便和成本低廉等优点，同时解决了许多传统连接方式无法解决的难题，在许多方面成为不可或缺的工艺方法[1～3]。但是胶接结构也存在一些问题，比如合成胶粘剂的耐老化性、耐温性较差，胶接强度分散性较大以及分析测试手段不健全等[4～6]。胶接结构中胶层的剪切强度和剪切模量为结构设计提供了重要依据[7]，胶接结构的剪切强度测试国内外已经有了成熟的测试方法，但国内尚缺少关于胶接结构中胶层剪切模量测试的方法，如GB/T7124—2008《胶粘剂拉伸剪切强度的测定》[8]。本研究参考ASTMD3983—98《StandardTestMethodforMeasuringStrengthandShearModulusofNonrigidAdhesivesbytheThick-AdherendTensile-LapSpecimen》标准[9]，设计出粘接夹具和拉伸剪切测试夹具，对几种胶粘剂的剪切强度和剪切模量进行了测试试验，分析了胶层厚度、测试温度（-55℃、24℃和125℃）以及胶粘剂种类等因素对剪切强度和剪切模量的影响，并与GB/T7124—2008标准中胶粘剂拉伸剪切强度测试方法进行了对比，这对于不同温度条件下胶粘剂剪切强度特别是剪切模量的测试具有重要的参考价值。1实验部分1.1实验用胶粘剂选用室温固化的环氧胶粘剂A、B、C3种胶粘剂，根据要求将树脂与固化剂按比例配制，然后涂覆于测试夹具中在室温下固化48h。1.2试样的制作及测试方法
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn测试原理为：增加粘接板模量和胶粘剂模量的比值，同时采用较厚粘接板、增加胶层厚度并减小搭接长度使应力在胶接层中均匀分布，通过双搭接拉伸剪切使加载中心线与胶层处于同一平面，由力传感器和应变传感器测量胶层受拉伸剪切时应力对应的应变变化，据此计算剪切强度和剪切模量。自制粘接模具及测试夹具分别如图1和图2所示。粘接用模具通过限位装置控制试样粘接区的长度和胶层厚度，依靠粘接长度调整胶接面积，将胶粘剂配好后涂覆于测试夹具粘接区后安装于粘接模具中，按照工艺进行固化，然后取出，将测试夹具与CMT-5105型万能试验机（深圳新三思计量技术有限公司）连接并安装应变测量的引伸计，以确保加载中心线经过胶层。应变测量仪器选用引伸计，根据试验温度不同，分别使用室温、高温（180℃）和低温（-55℃）引伸计（西安世纪测控技术研究所）。试样粘接板选择弹性模量较高的铝板，其设计尺寸（长×宽×厚）为150mm×20mm×15mm。试验前对铝板粘接部位用1000目砂纸打磨增加表面粗糙度，然后超声清洗[10]。试验机加载速度为：0.5mm/min。记录载荷和对应变形直至试样破坏。剪切模量G由公式（1）计算，剪切强度τ由公式（2）计算。式中：A—胶接面积；Pmax—破坏载荷；η—胶层厚度；θ—为载荷-形变曲线对应0.1Pmax处的割线与水平轴的夹角。1.3实验内容选用环氧胶A，胶接长度通过预试验选定为15mm，试验中胶层厚度控制在0.1～1.0mm之间，便于研究胶层厚度对剪切性能的影响。选用相同的胶接面积和胶层厚度，考查该测试方法在3个典型试验温度（室温、125℃和-55℃）下的适应性。2结果与分析2.1拉伸剪切载荷-形变关系图3为测试得到的典型拉伸载荷—形变曲线，曲线形变在0～0.125mm内，初始段载荷与变形有较好的线性关系，符合胶粘剂模量计算的要求。观察典型胶接结构破坏后的试样外观可以看出，破坏模式都为混合破坏，属于合理有效破坏模式[10，
