胶的粘弹性仿真建模经验总结

胶的粘弹性仿真建模经验总结
工程中使用的大部分胶黏剂都属于粘弹性材料，其力学行为具有很强的时间相关性，表现出典型的“蠕变”（恒定外力下，材料的变形随加载时间的增加而逐渐增大）或“松弛”（恒定变形下，材料的应力随加载时间的增加而逐渐衰减）现象．上述特性又进一步影响粘接结构的力学行为，导致粘接结构在使用过程中，其结构应力随着加载时间的增加而逐渐变化．因此，合理地分析粘接结构应力分布，必须准确描述胶黏剂的时间相关力学特性．传统只定义弹性模型、泊松比仅对小应力下部分硬的胶水适合。

本文对胶水的粘弹性建模进行总结。

框架： 1. 粘弹性本构模型简介
2. 弹性模量、剪切模量、体积模量、泊松比之间的关系
3. 有限元建模
4. 调研的几款胶水粘弹性模型的材料参数
一、粘弹性本构模型简介
二、弹性模量、剪切模量、体积模量之间的关系
不像金属材料，胶黏剂的线弹性本构模型，有些文献输入的是弹性模量与泊松比。

有些是输入体积模量与剪切模量。

因此需要对这几个概念进行理清。

杨氏模量
弹性模量：
测试方法：
GB/T 1040-2006 或GB/T 528-2009
剪切模量的测试标准：ASTM D3983-98 ASTM E 229-1992 结构粘合剂剪切强度和剪切模量的测试方法
如上，材料的杨氏模量、泊松比、体积模量和剪切模量四个变量只有两个变量是独立的。

对于金属通常线弹性模型经常输入弹性模量、泊松比是因为这两个参数比好测量或获取。

三. 胶水结构的粘弹性有限元建模
粘弹性材料数据源自文献。

后处理：应力场分布
后处理：胶与基板的界面线上的应力分布。

红色为不考虑粘弹性影响，蓝色为考虑粘弹性。

从中可看出，两者应力分布存在明显差异。

对粘结剂应力较大或施加应力时间较长，需要考虑其应力松弛或蠕变效应。