树脂基复合材料单搭接胶接有限元模拟

精品文档---下载后可任意编辑祁发强，严科飞，张鹏飞，王锴，张泽茹（中国航天科工集团第六讨论院，内蒙古红岗机械有限公司，010010）摘要：采纳有限元方法以及试验的方法分析了有无垫板，垫板长度以及搭接长度对胶接试样胶接区域应力分布的影响。结果表明：有无垫板，垫板长度以及搭接长度对胶接试样搭接区域内的应力分布影响非常明显，并且随着垫板长度的增加以及搭接长度的增加，搭接区域内的应力的分布趋于均匀化，且粘接区域两端应力集中现象有所减小，其粘接强度也随之增大。关键词：有限元 试验 胶接 垫板 粘接强度引言胶接结构由于其具有零件数目少、重量轻、连接效率高，抗疲劳、密封、减振及绝缘性良好等特点，在航空航天领域取得了广泛的应用，成为重要的连接结构形式之一。胶接结构的强度讨论也一直是关注的焦点之一，在实际工程应用中，其强度除取决于被粘物和胶黏剂自身的力学特性外，还受到被粘物、胶层及搭接尺寸的影响。讨论这些因素对胶接接头强度的影响规律，对选择材料、优化接头设计都有重要意义。宋冬利[1]讨论了接头形式对胶接强度的影响，得到了不同接头形式下的应力分布情况，李刚[2]等讨论了钢板和铝合金板胶接接头的应力集中情况，曹平心[3]通过分析，给出了单搭接接头承载能力与搭接长度的关系曲线，郭霞[4]等利用有限元软件模拟了搭接长度对复合材料单搭接胶接接头的影响。本文采纳有限元的方法，分析了有无垫板，垫板长度以及搭接长度等几何尺寸对胶接结构粘接区域部位应力分布的影响，为合理设计接头提供依据。这与胶接结构件的使用寿命、耐久性、安全性等问题密切相关。1 有限元分析1.1 模型尺寸本文采纳有限元建模分析单搭接模型在拉伸载荷作用下的应力分布。参照 ASTMDl002—0l standa—Test Method forApparent Shear Strength of Sinde-Lap-J0int AdhesivelyBonded Metal Specimens by Tension Loading(Metal—to-Metal)和 GBT 7124—2024 胶黏剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)，本文选择试件的几何尺寸如图 1 及图 2 所示：图 1 未添加垫板试样示意图图 2 添加垫板试样示意图试样板厚度为 3mm，粘接剂厚度为；图 1 及图 2 中各尺寸如表 1：表 1 试样尺寸项目长度(mm)试样板长度 L1100垫板长度 L250/70/试样宽度 H25夹持长度 C搭接长度 D10//151.2 边界条件根据实际拉伸试验，对于未添加垫板试样，固定夹持端限制其全部位移，而荷载施加端在夹持时，由...