引言
胶接结构是利用粘接技术将金属、玻璃、木材、塑料和复合材料等材料连接在一起，通过粘接剂与连接部位的化学反应或物理凝固发挥连接作用。本研究问题提出可以采用胶接结构设计作为暖通空调的连接网络结构，从胶接结构搭接长度或宽度、厚度不断增加受剪应力和剥离力影响、相同厚度以及有无防剥离技术措施、不同厚度胶粘剂的抗静态拉伸强度发展等方面，研究暖通空调胶接结构搭接接头的承载力分析优化。
1试验分析
1.1试验原料
单组分湿固化聚氨酯（PU）胶粘剂、去除剂、活化剂、底涂剂、自制铝合金试件。
1.2试验仪器
CMT4104GD型电子万能试验机、CMT4104型拉伸试验机。
1.3试验制备
首先清洁铝合金试板并静置10min以上，再用活化剂对其活化并静置10min以上，然后处理底涂剂并静置30min；之后进行施胶胶接，并在15～30℃、30%～70%RH条件下固化时间7d。
1.4测定或表征
(1）剪切强度：按照GB/T7124—2008标准，对0.5、1.0、2.2和3.8mm胶层厚度试样进行测定（速率为6mm/min）。
(2）拉伸失效强度：通过拉伸试验机对胶样进行测定，测定温度为40和70℃。
2试验结果与讨论
2.1搭接宽度或长度对胶接件承载力的干扰
当设定长度为固定有效搭接值10mm，宽度分别设定为20、30、40、50和60mm时，在相同长度下，搭接宽度由20mm增加到40mm时，搭接接头的承载力由4.0MPa增加到6.3MPa，属于快速上升状态；而当搭接宽度继续由40mm增加到60mm时，搭接接头的承载力的上升趋势逐渐缓慢。当设定宽度为固定有效搭接值20mm，搭接长度分别设定为8、12、16、20和24mm时，可以看出在相同宽度下，搭接长度由8mm增加到20mm时，搭接接头的承载力由2.5MPa增加到4.2MPa，上升幅度较大；而当搭接宽度继续由20mm增加到24mm时，搭接接头的承载力的上升幅度逐渐减小。结果表明：随着搭接长度或搭接宽度的增加，搭接接头的承载能力在一定范围内逐渐增大；当搭接长度或搭接宽度超过一定范围时，暖通空调胶接结构搭接接头的承载能力增大或减小。
2.2胶层厚度对承载力的干扰
当胶层厚度分别为0.5、1.0、2.2和3.8mm时，剪切强度分别为1.5、1.8、2.1和1.7MPa。在胶层厚度是2.2mm时，剪切强度最大；而当胶层厚度是3.8mm时，剪切强度下降到1.7MPa。结果表明，胶层过厚，胶层内部会产生气泡，增加内部薄弱环节，加热时受热膨胀产生的热应力影响，产生裂纹，裂纹的扩展会使胶接接头承载能力急剧下降。研究分析结果可以表明，胶层厚度对胶接件的剪切强度之间存在具有一定社会影响，胶层厚度是2.2mm时承载力较强。
2.3相同胶层厚度有无防剥离措施试验
当胶层厚度为1.0mm时，无防剥离措施情况下，接头平均破坏荷载是37.61kN，平均破坏应力是121.4MPa；相同厚度在有防剥离措施情况下，接头平均破坏荷载是43.68kN，平均破坏应力是139.7MPa。在明胶层相同厚度下，有抗剥离措施的接头的承载力高于无抗剥离措施的接头。当胶层厚度为3.8mm时，无防剥离措施情况下，接头平均破坏荷载是59.40kN，平均破坏应力是159.6MPa；相同厚度在有防剥离措施情况下，接头平均破坏荷载是50.12kN，平均破坏应力是176.5MPa。试验还表明，当粘结层厚度相同时，采用防剥离措施的接头承载力高于不采用防剥离措施的接头。
2.4胶接结构的剪应力和剥离力分布规律
当胶层厚度是0.5mm时，胶层在接头进行破坏时就已进入弹-塑性发展情况，搭接区域加工右端胶层出现了显著的剪应力达到塑性区。当胶层厚度是1.0mm时，搭接区域右端也出现剪应力塑性区，情况与厚度是0.5mm时相同。当胶层厚度是2.2mm时，接头虽破坏但胶层还具有弹性；当胶层厚度是3.8mm时，也未出现剪应力塑性区，情况与厚度是2.2mm时相同。粘结层较薄时，剪应力是节点破坏的主要原因。随着粘结层厚度的增加，剪应力集中程度降低，从而提高了节点的承载力。
2.5不同胶层缺陷对接头承载力的干扰
当缺陷面积由0增加到48mm2时，四角缺陷胶层的承载力一直呈下降趋势且幅度较大，静拉伸强度值由7.3kN下降到5.1kN。而中央缺陷胶层的承载力变化不大，静拉伸强度值在7.2～7.6kN之间浮动。这说明胶层四角缺陷管理面积对胶层静拉伸强度的干扰影响较大，胶层中央控制缺陷以及面积对静拉伸强度的干扰作用较小。
2.6不同胶层厚度失效强度分析
当胶层厚度由0.5mm增加到1.0mm时，40℃不施加负载、40℃施加负载、70℃不施加负载和70℃施加负载状态下，胶粘剂的失效强度增加幅度分别为8%、19%、15%和25%；当厚度由1.0mm增加到2.2mm时，相同条件下，胶粘剂的失效强度增加幅度分别为9%、22%、18%和30%；当厚度由2.2mm增加到3.8mm时，其下降幅度分别为5%、12%、8%和14%。
3结束语
为增强暖通空调胶接结构胶接接头承载力，可通过不断增加搭接长度或宽度，采用无防剥离技术措施、适当可以增加胶层厚度等方法来管理实现。胶接接头在长期湿热载荷作用下的耐久性是影响其广泛应用的主要原因。这方面还需要进一步的研究和讨论。
参考文献：
[1]毛振刚，侯玉亮，李成，等.搭接长度和铺层方式对CFRP复合材料层合板胶接结构连接性能和损伤行为的影响[J].复合材料学报，2020,37(1):121-131.
[2]张亚平.关于建筑工程中暖通空调安装施工的探讨[J].施工技术，2017,46(S2):1317-1318.
[3]胡竹萍.暖通空调相关专业2017年度国家自然科学基金资助项目简介（7)[J].暖通空调，2017,47(12):60.
[4]郑锐，刘礼华，吴建峰，等.高温暴露对索力监测用胶接植入光纤光栅传感器的测试性能影响研究[J].传感技术学报，2019,32(11):1634-1639;1647.
[5]肖明清，封坤，张力，等.盾构隧道管片接头抗弯承载力计算模型研究[J].土木工程学报，2019,52(11):108-119.
[6]巩一凡，丁文其，龚琛杰，等.大断面类矩形盾构隧道管片接头极限抗剪切承载力试验研究[J].土木工程学报，2019,52(11):120-128.
[7]刘志明，许昶.碳纤维增强环氧树脂复合材料与铝板胶螺混合连接接头失效仿真[J].复合材料学报，2019,36(10):2308-2315.
[8]路林海，韩帅，陈振兴，等.采用承插式桩接头的预制方桩受弯承载性能研究[J].建筑结构学报，2018,39(2):153-161.
[9]李传习，罗南海，柯璐，等.胶膜连接碳纤维增强树脂复合材料板-钢搭接接头室温条件的力学性能试验[J].复合材料学报，2020,37(2):318-327.
