ANSYS BLOG
March 4, 2022
當我們黏在一起：3M 和 Ansys 培訓工程師模擬黏合劑
黏合劑已是我們現代生活中，不可或缺的一部分，而黏合劑的使用在汽車行業中最為顯著。 最初在 1950 年代用於安裝面板框架和內飾護板，最近應用在煞車系統和引擎蓋組件等關鍵領域的使用越來越多。發展至今，我們預期將在電動汽車的電動機、電池組和線束看見更多黏合劑的應用。
相似於汽車行業，各產業嚴格的環境與安全標準，使市場上對高強度且符合永續精神的組件需求與日俱增，這也導致黏合劑在航太產業中的使用越來越廣泛。黏合劑的多用途性也使其在醫療行業中，被廣泛用於繃帶和外科手術（如植入物），以及在電子行業中用於黏合各種印刷電路板 (PCB) 組件。在各產業中許多新的應用，都是透過 3M 等公司不斷鑽研而產生的。 3M 的黏合劑廣泛應用於一般消費性產品、包裝及各種電子設備。
與縫合、鉚接、焊接或螺栓連接等其他緊固方式相比，黏著接點在黏合物件之間的負載分佈更均勻。這消除了鉚釘和面板孔周圍的應力集中，從而簡化了設計考量並延長了產品壽命。在多年的研究之下，現已成功開發出即使在惡劣環境條件下也能使用的黏合劑。
PSA 是什麼？
黏合劑得以普及化，須歸功於感壓膠 (PSA) 的發展與創新。PSA 是一種無反應性膠帶，可黏合塑料和鋁等不同性質的組件。我們在家裡和學校中使用於藝術品和包裝的膠帶，就是一個很好的 PSA 例子。PSA 將物體固定在一起的機制，與壁虎能夠服貼於光滑的玻璃面上的原理相同─ ─兩者皆基於相同的原子力。我們於先前的部落格文章中「黏性的科學與原理」和一篇 Nature 雜誌中的評論文章中，討論了極度柔軟的材料（例如 PSA 中使用的材料）的黏合與剝離過程的複雜性。
為什麼黏合劑如此難以模擬
工程師在設計以黏合劑黏合組件時，應該了解黏合劑在現實情況下的反應行為，以便進行準確的建模和設計。黏著接點的失效可能因多種原因觸發，包括黏合層的脫離或破裂。黏合劑強度有限，它們的黏合力取決於不同的負載下，接點分離或剝離的反映。使用 Ansys LS-DYNA 的工程師，可取得黏合接頭強度的相關資訊，以準確預測汽車在翻覆的情況下所導致的黏合接頭失效，從而提升汽車的安全性。 Ansys Mechanical 中的噪音、振動及粗糙度 (NVH) 分析，可以將以泡沫為基材製成的PSA 降噪特性納入考量，從而實現更安靜、更愉快的乘坐感受。
Bonded part: Stress is distributed across the area of the bond.
Bolted part: Stress is concentrated around the hole/bolt.
Stress distribution in a butt joint loaded in tension.
用戶將深入了解如何正確使用模擬技術與方法，以準確建模和預測各種條件下黏著接點的反應行為，包括正常和極端負載下的性能表現─ ─例如發生車禍、電子設備的落摔測試與汽車和機器零件中的噪音或振動傳遞。對於正在尋找材料數據模型的 Ansys 用戶，3M 具備應用於商業膠帶和黏合劑產品的大型材料模型庫，可輕鬆整合至 Ansys 產品中。 欲了解欲了解更多有關這些材料數據卡 (MDC) 的消訊息，請點擊此處。
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