复合材料科学与工程 ›› 2014, Vol. 0 ›› Issue (10): 37-41.

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热-力载荷下复合材料/金属双面胶接接头界面力学模型

苏维国, 穆志韬*, 李旭东   

  1. 海军航空工程学院青岛校区,青岛266041
  • 收稿日期:2013-11-01 出版日期:2014-10-28 发布日期:2021-09-16
  • 通讯作者: 穆志韬(1963-),男,博士,教授,博士研究生导师,主要研究方向为飞机结构腐蚀疲劳及寿命可靠性,mzt63@163.com。
  • 作者简介:苏维国(1985-),男,博士研究生,主要研究方向为复合材料胶接修补,suweiguo1985@126.com。
  • 基金资助:
    总装“十二五”预研项目(4010901030201)

STRESS ANALYSIS OF COMPOSITE/METAL DOUBLE-SIDED BONDED JOINTS UNDER THERMO-MECHANICAL LOADS

SU Wei-guo, MU Zhi-tao*, LI Xu-dong   

  1. Qingdao Campus,Naval Aeronautical Engineering Academy,Qingdao 266041, China
  • Received:2013-11-01 Online:2014-10-28 Published:2021-09-16

摘要: 在温度和静拉伸载荷共同作用下,考虑胶层的材料非线性,建立了复合材料/金属双面胶接接头界面的力学分析模型,推导出弹性响应和塑性响应下胶层剪应力的分段表达式,使用胶层最大剪应变失效准则计算出胶层主导破坏的结构极限载荷,并与有限元数值结果进行对比和验证。分析表明,双面胶接接头应力分析理论模型与相关简化假设正确、合理。在此基础上,研究了复合材料/金属双面胶接接头在热-力载荷下的胶层剪应力分布特点、破坏模式和失效机理,为胶接结构的承载能力分析及结构改进设计提供理论依据。

关键词: 热-力载荷, 胶接接头, 胶层界面应力, 解析模型, 失效载荷

Abstract: A stress analysis model involving adhesive material nonlinearity under thermo-mechanical loading condition is developed to characterize adhesive stress distribution of composite/metal double-sided adhesively bonded joints. The maximum strain criterion is used to predict the initial failure of the adhesive based on the failure mode. The finite element analysis is conducted to validate the present closed-form solutions. The numerical results indicate that the analytical solutions and their simplifications correlate well with the nonlinear finite element computations. The present mathematical techniques and analysis approaches are critical to the successful design, analysis and implementation of bonded repairs.

Key words: thermo-mechanical loads, bonded joints, adhesive shear stress, analytical model, failure load

中图分类号: