內(nèi)燃機(jī)車在不同的位置采用不同的膠粘劑進(jìn)行粘接，例如在前窗玻璃位置采用聚氨酯或改性硅烷組分的彈性膠進(jìn)行粘接，在鋁型材嵌入件位置采用環(huán)氧或丙烯酸組分的剛性膠進(jìn)行粘接。在這些粘接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中需要對不同類型膠粘劑、不同粘接尺寸、不同基材表面形成的粘接接頭進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)證。通常采用的驗(yàn)證方式為制作相應(yīng)的拉剪接頭，依據(jù)GB/T 7124測試其強(qiáng)度。

本文運(yùn)用有限元仿真計(jì)算的方式，分別對聚氨酯彈性及環(huán)氧剛性膠形成的拉剪粘接接頭分析計(jì)算，模擬在不同基材材質(zhì)組合條件下的粘接強(qiáng)度，并將仿真結(jié)果與實(shí)際檢測結(jié)果進(jìn)行比對，二者結(jié)果一致性較強(qiáng)，對于批量化的粘接結(jié)構(gòu)驗(yàn)證工作有較大幫助。

2 粘接接頭的試驗(yàn)檢測

2.1 材料選擇及測試矩陣

選擇軌道交通領(lǐng)域較為常用的典型膠粘劑作為測試驗(yàn)證材料，其中聚氨酯膠A主要用于機(jī)車前窗、側(cè)窗及屏蔽門玻璃的粘接，環(huán)氧膠B主要用于玻璃鋼內(nèi)飾嵌入件的粘接。所涉及的基材材質(zhì)包括玻璃鋼基材、鋁基材、鋼基材。由于采用的玻璃鋼基材其鋪層結(jié)構(gòu)主要采用機(jī)織布及短切毛氈，鋪貼時(shí)方向?yàn)殡S機(jī)方向，因此將其按照各向同性材料來考慮。

3 粘接接頭的仿真計(jì)算

3.1 彈性膠的粘接計(jì)算結(jié)果

采用Ansys Workbench軟件對膠粘劑本體拉伸樣件進(jìn)行建模及仿真，并將相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對. 由于彈性膠的形變量大，采用傳統(tǒng)線彈性材料模型在模擬小變形數(shù)據(jù)時(shí)較為準(zhǔn)確，對于大變形數(shù)據(jù)只能考慮采用其它材料模型，不同的材料模型對于仿真結(jié)果具有不同的影響。本文分別采用了Mooney-Rivlin模型、Ogden模型、Neo Hookean模型、Yeoh模型、線彈性模型進(jìn)行模擬仿真，如下圖1所示

下面是彈性膠的仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比圖，紅色虛線部分代表實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其他顏色曲線代表不同材料模型的仿真結(jié)果。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，彈性膠可采用的材料模型有很多種，逸發(fā)粘接及復(fù)材研究院所開發(fā)針對彈性膠的核心材料模型及仿真手段，可以較好的得出與實(shí)際測試相一致的參數(shù)數(shù)據(jù)， 且針對不同的彈性膠開發(fā)了不同的材料模型，定制化的適應(yīng)客戶的開發(fā)需求，仿真計(jì)算結(jié)果更有說服力。

左圖：某聚氨酯膠粘接玻璃鋼/鋁板，右圖：某聚氨酯膠粘接玻璃鋼/鋼板

粘接接頭的力學(xué)仿真是一門技術(shù)活，專業(yè)的團(tuán)隊(duì)做專業(yè)的事，逸發(fā)粘接及復(fù)材研究院經(jīng)過多年行業(yè)積累，開發(fā)了《粘接接頭的設(shè)計(jì)計(jì)算和驗(yàn)證》系列課程，滿足各行業(yè)日益增長的粘接設(shè)計(jì)需求，同時(shí)擁有CNAS認(rèn)可的檢測實(shí)驗(yàn)室，可出具權(quán)威第三方檢測報(bào)告，為客戶的產(chǎn)品質(zhì)量保駕護(hù)航。

逸發(fā)粘接及復(fù)材研究院是德國Fraunhofer  IFAM在中國的獨(dú)家戰(zhàn)略合作伙伴。在中國進(jìn)行EN17460和DIN2304認(rèn)證審核、項(xiàng)目支持和咨詢；開展Fraunhofer頒發(fā)證書的EAE歐洲粘接工程師、EAS歐洲粘接技師、EAB歐洲粘接操作員（歐洲粘接操作工）三個(gè)級別的粘接培訓(xùn)和考試，以及復(fù)合材料設(shè)計(jì)Composite-D、制造Composite-M、維修Composite-R、和技師Composite-S的培訓(xùn)和考試。另外還提供定制化粘接及復(fù)材應(yīng)用相關(guān)的專題培訓(xùn)課程。

目前EAE歐洲粘接工程師培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)已由DVS-EWF3309、EWF517升級為 EWF662；EAS歐洲粘接技師培訓(xùn)也由DVS-EWF3301、EWF516升級為 EWF662；EAB歐洲粘接操作員培訓(xùn)依據(jù)由DVS 3305、EWF515變更為EWF 515 。