Studium vlivu adherentů na pevnost lepeného spoje pro konstrukci elektromobilů

Miroslav Suchánek

Disertační práce

Study of the influence of adherends on the strength of the bonded joints for the construction of electric cars

Anotace:

Tato disertační práce se zabývá studiem vlivu adherendů na výslednou pevnost lepeného spoje. Cílem bylo zhodnotit, jak laserová předúprava povrchu, laserové rázové zpevňování povrchu, rozměry lepeného spoje, tloušťka lepidla a tloušťka adherendů ovlivní maximální sílu, kterou spoj dokáže přenést. Experimentálním měřením bylo zjištěno, že pro hliníkovou slitinu EN AW 5754 lepený spoj dosahuje nejvyšší pevnosti při střední aritmetické odchylce 2,62 µm. Při jiné průměrné drsnosti povrchu selhaly lepené spoje při nižších silách. Podobný vliv má také tloušťka lepidla. Nejlepších výsledků dosahuje lepidlo při tloušťce 0,3 mm doporučené výrobcem, snížení či zvýšení tloušťky má shodný procentuální pokles síly. Výsledky dále ukazují, že zvýšením tuhosti adherednů lze docílit převážně smykového napětí spoje, a tím maximalizovat sílu, kterou spoj dokáže bez selhání přenést. Pro testovaný jednoduše přeplátovaný lepený spoj byly provedeny simulace, na kterých byl odladěn materiálový model lepidla. Výsledky simulací se shodovaly s provedenými fyzickými testy.

Abstract:

This dissertation thesis aims to study the influence of adherends on the strength of the bonded joints. The goal was to evaluate how laser surface treatment, laser shock peening, dimensions of the bonded area, adhesive thickness, and adherends thickness affect the maximum force the bonded joint can withstand. The experimental measurement showed that the biggest strength of the bonded joints for aluminium alloy EN AW 5754 was achieved with an average surface roughness of 2.62 µm. The different average surface roughness led to a decrease in the maximal force. Similar behaviour was achieved for adhesive thickness. Lower or higher thickness in comparison with the producer-advised thickness of 0.3 mm led to the same percentage decrease of the maximal force. The results show that increasing the stiffness of the adherends, mainly the shear stress of the joint can be achieved. This fact increases the force the bonded joint can withstand without failure. Simulations were carried out for the single lap joints and the material model of the adhesive was debugged. The results of the simulations correlated with the physical tests.

Klíčová slova

Lepený spoj, hliníková slitina, laserová předúprava povrchů, numerické simulace, laser shock peening (LSP)

Keywords

Bonded joint, aluminum alloy, laser surface treatment, numerical simulations, laser shock peening (LPS)

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 2. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 6. 2024
• Vedoucí: Petra Váňová
• Oponent: František Nový, Martin Fusek, Soňa Rusnáková

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doktorský studijní program:
Materiálové vědy a inženýrství