Описание характеристик
Прямая сварка полимеров с металлом возможна не только; Он также демонстрирует потенциал для применения в условиях массового производства.
Резюме
Все большее внимание уделяется оптимизации структуры путем эффективного использования различных материалов для удовлетворения потребностей современных транспортных систем в экологической устойчивости. Методы прямого соединения с гетерогенными материалами (по сравнению с традиционными клеями или механическими креплениями) становятся все более популярными, поскольку они обеспечивают технологическую простоту, производительность и герметичность. В первой части этой статьи, разделенной на две части, мы критически оцениваем последние исследования и перспективные технологии прямого соединения с гетерогенными материалами, о которых сообщалось в течение последних нескольких десятилетий, уделяя особое внимание их потенциалу в структурных приложениях. Таким образом, в части 2 представлены последние достижения в передовых методах проектирования и моделирования суставов, которые могут обеспечить оптимальную конструкцию суставов с точки зрения их способности и производительности, и приведены подробные примеры их потенциального воздействия на промышленное применение. Наконец, в нем излагаются предложения по будущим направлениям исследований и разработок, чтобы поддержать отрасль в продвижении полиматериалов в легкой форме.
Ключевые слова
Соединение с гетерогенными материалами
Прямая сварка полимеров и металлов
• Сварка
• Совместная собственность
• Химическая склеивание
Презентация
Как обсуждается в первой части этой двухкомпонентной обзорной статьи (см. 1), помимо необходимости обеспечения того, чтобы метод прямого соединения генерировал достаточное количество химических связей на полимерном и металлическом интерфейсах, эффективный метод извлечения характеристик соединения из простых лабораторных испытаний проб также имеет решающее значение для оценки с помощью компьютеров (CAE), которая поддерживает многоматериальную структуру в промышленных применениях. Некоторые из методов прямого соединения полимеров с металлами, рассмотренных в части 1 настоящего документа (см. 2 - 7), демонстрируют огромный потенциал для создания передовых легких конструкций. Тем не менее, остается еще одна серьезная проблема: как определить механические характеристики этих соединений, чтобы использовать их при проектировании и оценке реальных конструкций. Большинство обследований опирались на простой срез перекрытия (рисунок 1A) или отслоение автобуса (рисунок 1B), проводя статические испытания на прочность на растяжение или усталость. Полученные данные испытаний обычно выражаются в номинальном напряжении (F / A), соответствующем отказной нагрузке, где A может быть определен как площадь поперечного сечения загрузочной пластины или площадь сцепления на различных материальных интерфейсах простого лабораторного образца, в зависимости от того, где произошел отказ во время испытания. Таким образом, тестовые данные не могут быть непосредственно использованы в структурированном проектировании и оптимизации моделей с ограниченными элементами (FE). Это связано с тем, что в реальной структуре несущая область А обычно не определена четко. Чтобы устранить эти ограничения, данные испытаний на основе F / A, полученные из простых лабораторных образцов, должны быть преобразованы в свойства уровня соединения (например, прочность на растяжение или усталость). Это обычно требует строгого механического моделирования (например, посредством ограниченного метаанализа). Основная трудность проведения ограниченного метаанализа сварных соединений заключается в подавлении чувствительности, вызванной размером сетки, при расчете напряжений в угловых положениях с сингулярностью напряжений и деформаций (см. линию красной стрелки на рисунке 1). Как показано на рисунке 2, два образца сдвига с перекрытием были проанализированы с использованием коммерческого кода ABAQUS (см. 8). Напряжения в положении острого угла очень чувствительны к размеру сетки, как и сварные компоненты, обсуждаемые в последних публикациях (ссылки 8 - 14). Эта проблема должна быть решена для надежного извлечения характеристик соединения не только для оценки конструкции соединения различных материалов, но и для оптимизации структурных характеристик в процессе разработки продукта с участием нескольких материалов.
Другим является метод механики прямого разрушения (см. 8). Для последнего требуется четко определенный размер трещины, который может быть трудно использовать для оценки конструкции. В этой статье дается критический обзор этих двух подходов с уделением особого внимания их применению для определения размеров конструкции ключевых соединений и их использованию для извлечения характеристик соединений для поддержки инженерного проектирования.
