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胶接技术中力学问题浅谈
许巍; 杨森
2013-05-17
Other Abstract        提起“胶接”,不少人可能不以为然,那不简单吗?用胶水把信封封口贴封起来,用乳胶把木板粘接成一个盒子,用502胶把开裂的皮鞋恢复一新,如此等等而已,难道还有高深的科学问题吗?当然,这些日常生活中的“胶接”活儿只要细心些就ok了。但是你知道吗?在许多高新制造工艺中也离不开胶接技术,其中就涉及到不少的力学问题呢!
        一般而言,“胶接”专指一种用胶黏剂来实现构件连接和固持的方法。它是焊接、铆接、螺栓连接等传统机械连接方法的重要补充,在机械、建筑、电子、航空航天等领域均占有十分重要的地位。与其它连接形式相比较,胶接具有如下优点:(1)胶接采用的胶黏剂密度较小,可以有效地降低连接件的重量,满足构件的轻质的要求;(2)采用胶接手段时不需要在构件上预留孔洞,从而避免构件在使用过程中由于应力集中而产生破坏,延长构件的使用寿命;(3)胶接在工艺上更加简便,更易实现。最初人类用的胶黏剂大多为天然橡胶,随着现代高分子化工的飞速发展,新型合成胶黏剂不断涌现,使得粘结技术取得了重大进展。比如硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊橡胶等都是合成胶粘剂。与天然胶黏剂相比较,合成胶黏剂的品种更多,它们具有更强的胶接强度、更好的耐久性和更广的适用性。
        在高新技术中,胶黏剂在实际使用过程中除了要实现构件结合这个基本的功能以外,还需要满足一些特定的功能,例如用来实现密封、绝热、导电、吸能减振等等。这样就促使了各种用途的专业胶黏剂的产生和发展,其中应用最为广泛的胶黏剂被称为结构胶,这类胶黏剂的特点是具有高模量和高强度,能够有效的传递应力并承担结构载荷。按照力学的术语,“应力”是指由于载荷、温度、湿度等因素引起物体内部某一点处单位截面上的内力,也就是受力物体截面上内力的集度;“强度”指材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力;“模量”在一般情况下是指弹性模量,即材料在弹性变形阶段时应力和应变比值。从这里,我们就不难看出,胶接技术的确和力学有不解之缘呢!
        如上所说,通过结构胶的使用,可以有效地实现各种构件的结合。通过胶黏剂而粘结而成的组件统称“胶接接头”,“被粘物”泛指胶接接头中除胶黏剂外的固体材料,“粘结”则指被粘物所承受的载荷通过胶黏剂传递到胶接接头的现象。胶接接头不但可以实现不同材质构件的结合,还可实现不同几何形态构件的结合,图1给出了板材搭接、管材搭接和对接、型材对接等常见几何形态构件的胶接接头形式,其中板材搭接形式在工程中最为常见。





    图1 不同形式的胶接接头(红色为胶黏剂,灰色为被粘部件)

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Language中文
Document Type科普文章
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/47243
Collection力学园地
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GB/T 7714
许巍,杨森. 胶接技术中力学问题浅谈. 2013.
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