车用超声强化CFRP/轻质钢胶接工艺开题报告
2020-02-20 08:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
本毕业设计的目的在于设计超声波辅助胶接的cfpr-钢实验平台，探究超声波辅助胶接的试验机理，优势，以及强度的性质的改变。以探究cfpr-钢的超声波辅助胶接的适用性。
由于汽车轻量化的要求，碳纤维复合材料和轻质钢在汽车上得到了越来越广泛的应用，两者之间的连接不可避免。二者主要的连接方式有机械连接，混合连接和胶连接。在拉伸载荷的作用下，机械连接试验件的破坏载荷最大，胶接试验件的相对较小，混合连接最小。机械连接最外侧两排的应变最大，胶接的最大应变主要发生在胶层端部附近。与机械连接相比，胶接具有减震，隔音效果好，胶接结构质量轻，表面光滑美观等优点。但胶接质量的控制和胶接强度分散性大的问题尚未解决。超声波震动辅助成型是近年来材料加工成形研究的活跃方向，超声波震动在液相中产生的空化和声流效应具有诱导填缝和固/液界面增润等作用。
目前，钢和碳纤维胶接的主要机理有吸附理论，静电理论，扩散理论，机械结合理论，化学键理论弱界层面理论等，但是只能解释部分现象，还有待更深一步的研究。目前已知的对胶接强度有影响的工艺参数有胶层厚度，粘接长度，表面处理等。目前经研究表明，胶层薄时的性能高于胶层较厚时因为胶层较厚时接头端部的应力集中较大。大量研究表明，最适宜的胶层厚度为0.1-0.5mm。对于长度为102.5mm的钢板，粘接长度为30mm时，接头强度最好，粘接长度小于30mm时，失效载荷随粘接长度的增加呈线性增加，超过30mm变化趋于平缓。故本次毕业设计期望以钢板和cfpr为研究对象，分析在最适宜的胶接长度，胶层厚度的范围内，在超声波辅助胶接的情况下，胶接强度的变化情况。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 研究（设计）的内容
本次设计的基本内容主要是设计实验平台，设计对照试验，对cfrp-钢的超声辅助胶接进行分析，其中涉及的方面有胶接的强度，胶接的原理。
2.2 研究（设计）的目标
3. 研究计划与安排
| 周 次【2019】 | 工 作 内 容 |
| 毕业实习周 （2019.1.6~ 1.18） | 赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报告。 |
| 毕业设计预备周 （2019.1.3-2019.1.18） | 确定指导教师人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。 |
| 1~ 2 （2.18~3.1） | 学生提交文献检索摘要。撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
| 3~ 4 （3.4 ~ 3.15） | 进行外文翻译，并提交外文翻译译文。 |
| 5~ 6（3.18~ 3.29） | 设计类，下达绘图任务，开始绘图。 研究类，制定试验方案或下达编程任务，开始试验及编程。 |
| 7~ 8（4.1~ 4.12） | 继续完成绘图、试验或编程任务； 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。 |
| 9 ~ 11（4.15~ 4.26） | 完成绘图、试验或编程； 完善毕业设计说明书、毕业论文； |
| 12（4.29~ 5.10） | 网上提交毕业设计说明书、毕业论文、绘图等附件材料； 提交答辩申请。 |
| 13~14（5.13~ 5.24） | 教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
| 15（5.27～5.31） | 根据评阅意见修改毕业设计说明书、毕业论文，并网上提交；准备答辩PPT。 |
| 16（6.3~ 6.7） | 毕业设计答辩。 |
| 备注： | 此表是拟定时间。如有变化，以实际为准。 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 王辉，郝旭飞，华林，周华民. 超声振动辅助碳纤维复合材料胶接研究[j]. 华中科技大学学报，2016，44（5）：128-132页
[2] 高守超，张康助，郭平军. 钢与胶粘剂粘接界面的xps分析[j]. 固体火箭技术，2004，27（2）：154-156页
[3] 刘雷，王敏，孔谅，华学明，胡沛源，褚卫东，王大明. 钢和碳纤维增强材料胶接研究现状[j]. china academic journal electronic publishing house,2018，32（32）：329-332页
