1．目的及意义

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。

此次试验还期望探求超声波辅助胶接的化学机理，XPS作为成熟的表面分析手段，特别适用于表面、界面、化学组成及状态的研究。本次试验期望以XPS的分析手法，分析胶接界面的化学环境，以分析胶接界面处可能发生的化学反应。本次毕业设计以探究钢-cfpr超声波辅助胶接界面处的化学成分，分析超声波辅助胶接带来的强度变化，以探究其是否能对cfpr-钢的胶接效率，失效情况能带来一定的补偿。对超声波辅助胶接在CFPR-钢胶接界面的应用与推广起到一定的促进作用。
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2. 研究的基本内容与方案

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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

通过此次毕业设计，期望达成以下目标：

（1）、分析CFPR-钢辅助交接界面的化学成分；

（2）、分析超声振动辅助胶接对胶接界面处强度的影响；

（3）、分析超声振动辅助胶接对失效行为的补偿作用；