车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法及剩余疲劳强度检测方法与流程

本发明涉及车辆，尤其涉及一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法及剩余疲劳强度检测方法。

背景技术：

1、粘接作为轨道车辆不可或缺的连接方式，具有操作简便、成本低、无应力、密封等工程特点，近几年广泛应用于轨道客车的侧窗、前窗等重要结构的连接。随着车辆速度等级的提高，运行区间的扩大，车辆服役环境日趋恶劣，车窗等粘接结构面向高温、严寒、振动、酸碱清洗等条件下会发生老化，有的接头在大修服役期限内即老化失效，继而导致渗水、漏风等问题，对车体可靠性造成威胁。

2、一般来说，粘接接头在工程化应用过程中更多的考虑其密封作用，但是在服役过程中不可避免的会产生振动等疲劳行为，加速接头破坏。

3、目前粘接接头疲劳测试有gb/t27595-2011胶粘剂结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法，其仅给出泛泛试验方法，针对具体接头特殊服役过程的受力情况需制定特殊的疲劳寿命评估方法。而轨道交通车辆服役环境多变并且使用周期较长，目前尚未见有全服役周期内可靠性评价方法，尤其综合考察了环境、温度、紫外以及结合实际受力情况进行疲劳测试的研究，并且对于粘接接头剩余疲劳寿命更是空白。

技术实现思路

1、本发明提供一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法及剩余疲劳强度检测方法，用以解决现有技术中的缺陷之一，温度老化再叠加酸碱老化和紫外老化，获得特定粘接接头在服役期限内外部环境不同损伤累计，然后根据服役工况载荷进行疲劳寿命测试，获得全寿命周期内服役强度，为提升车体粘接结构可靠性提供技术支持。

2、本发明提供一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，包括：

3、对粘接接头进行酸碱老化试验、紫外老化试验和高低温交变老化试验，获得老化粘接接头；

4、基于粘接接头受到的剪切力范围，获得基础振幅和疲劳振动试验的振动中间值；

5、基于剪切变形角度和所述振动中间值，对所述老化粘接接头进行疲劳振动试验，获得平均载荷。

6、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，所述基于剪切变形角度和所述振动中间值，对所述老化粘接接头进行疲劳振动试验，获得平均载荷包括：

7、基于车窗玻璃的热膨胀系数、车体基材到底热膨胀系数、粘接区域最大直线距离和粘接接头的最大温差，获得粘接接头的剪切变形角度；

8、通过疲劳振动试验机对所述老化粘接接头施加所述剪切变形角度，获得初步载荷；

9、基于所述初步载荷和所述振动中间值，获得所述平均载荷。

10、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，所述基于粘接接头受到的剪切力范围，获得基础振幅和疲劳振动试验的振动中间值包括：

11、基于车窗角度和车窗玻璃在车辆行驶时受到的加速度，获得粘接接头受到的剪切力范围；

12、基于所述剪切力范围，获得基础振幅和疲劳振动试验的振动中间值。

13、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，所述对粘接接头进行高低温交变老化试验包括：

14、对所述粘接接头进行自然条件老化和剪切拉伸试验，获得粘接接头自然老化后的性能结果；

15、对所述粘接接头进行实验室加速老化，基于不同周期的粘接接头加速老化的性能结果，获得粘接接头加速老化的性能结果与实验室加速老化周期之间的关系曲线；

16、根据粘接接头加速老化的性能结果与实验室加速老化周期之间的关系曲线与粘接接头自然老化后的性能结果，获得实验室加速老化周期与自然条件老化关系；

17、通过实验室加速老化周期与自然条件老化关系，获得全服役阶段温度老化所需要的老化周期；

18、通过实验室加速老化对粘接接头进行全服役阶段温度老化所需要的老化周期的老化试验。

19、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，还包括：

20、保持所述平均载荷不变，通过疲劳振动试验机对所述老化粘接接头施加设定振幅的振动，获得疲劳载荷寿命s-n关系曲线；所述设定振幅大于所述基础振幅。

21、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，所述疲劳载荷寿命s-n关系曲线为对所述老化粘接接头进行的保持平均载荷不变，施加5～8梯度范围的设定振幅获得的疲劳载荷与寿命的关系曲线。

22、本发明还提供一种车辆用粘接接头的剩余疲劳强度检测方法，包括：

23、基于粘接接头的基材位置起裂载荷或粘接接头的许用极限载荷，建立粘接接头的疲劳强度模型；

24、基于如上所述的车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，获得待测粘接接头的平均载荷和振幅；

25、确定所述待测粘接接头的平均载荷和振幅在所述疲劳强度模型的范围外，则所述待测粘接接头的剩余疲劳强度满足使用需求。

26、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的剩余疲劳强度检测方法，还包括：

27、确定所述待测粘接接头的平均载荷和振幅在所述疲劳强度模型的范围内，则获取待测粘接接头的临界疲劳载荷；

28、基于所述临界疲劳载荷和如上所述的车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法的疲劳载荷寿命s-n关系曲线，获得所述待测粘接接头的寿命。

29、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的剩余疲劳强度检测方法，所述获取待测粘接接头的临界疲劳载荷包括：

30、获得待测粘接接头的疲劳载荷模型；

31、基于待测粘接接头的疲劳载荷模型与所述疲劳强度模型的交界点，作为所述待测粘接接头的临界疲劳载荷。

32、根据本发明提供的一种车辆用粘接接头的剩余疲劳强度检测方法，所述待测粘接接头的疲劳载荷模型为粘接接头的平均载荷与振幅关系模型。

33、本发明提供的车辆用粘接接头的疲劳载荷检测方法，结合轨道交通车辆服役检修期限内的实际情况，进行酸碱、高低温以及紫外等环境老化累积损伤，再根据车体结构及受力情况计算获得疲劳振动过程中的平均载荷和基础振幅，以此作为初步评价粘接接头全寿命服役可靠性的依据。温度老化再叠加酸碱老化和紫外老化，获得特定粘接接头在服役期限内外部环境不同损伤累计，然后根据服役工况载荷进行疲劳寿命测试，获得全寿命周期内服役强度，为提升车体粘接结构可靠性提供技术支持。

34、车窗玻璃在车辆行驶过程中受的力由静载和动载两部分组成，表现在粘接接头上为剪切和拉伸作用，考虑到粘接接头的受载以及对疲劳振动试验结果的影响程度，剪切方向的振动更为苛刻，选择以剪切形式的试样来进行评估更为合理。车辆加速减速过程中粘接剂分别受到切向拉应力和切向拉应力，因此剪切力为一个拉压范围，此为疲劳振动试验中疲劳初步考察的载荷范围，振动中间值为剪切力范围的中间值。由于车窗玻璃和基材热膨胀系数不一致，根据实际情况以及材料的线膨胀系数，在不考察受力的情况想，温差变化对于粘接剂部分会给与一定角度的膨胀收缩差，使得粘接接头表现为具有一定剪切变形角度。

35、将经过累积损伤老化试验的老化粘接接头置于疲劳试验机上并夹持，通过疲劳振动试验机给予老化粘接接头一个剪切变形角度，在此基础上，叠加振动中间值，作为疲劳振动试验机对老化粘接接头加在的平均载荷，振幅由剪切力范围获得，作为优先考察疲劳寿命的载荷范围，初步判定其是否满足使用需求。疲劳测试指标根据实际工况下经过受力分析，综合考量剪切力、拉应力、温差变形等综合情况，限定粘接接头受力范围，考察各环节累计损伤后的试样能否满足疲劳测试。