基于响应面法的颗粒增强黏结接头参数优化及断裂失效分析

基于Box-Behnken Design （BBD）设计方法,开展Al₂O₃颗粒增强黏结工艺试验研究。建立了黏结特征参数（颗粒粒径、黏结层厚度、质量分数）与响应值（失效载荷、能量吸收值）之间的多元回归模型,并通过实验对模型进行了验证。建立了黏结层的代表性体积单元（Representative volume element,RVE）有限元分析模型,探讨胶层断裂失效机理。结果表明,颗粒粒径对接头破坏载荷的影响最大。
对能量吸收值影响最大的是颗粒质量分数。最佳工艺参数颗粒粒径为46 μm,胶层厚度为0.6 mm,质量分数为5%。有限元分析表明,Al₂O₃颗粒的加入改变了裂纹扩展路径,增加了裂纹长度,使得胶层的断裂能增加,进而提高了黏结接头的力学性能。