复合材料胶接搭接接头应力分析方法研究

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1、第3卷第2期航空工程进展Vo1．3No．22012年5月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGMav2012文章编号：16748190(2012)02—16707复合材料胶接搭接接头应力分析方法研究张阿盈(中国飞机强度研究所，西安710065)A阻h摘要：胶接是复合材料结构主要连接方法之一，对胶接接头进行应力分析是保证复合材料安全性、耐久性的关键。在初步设计阶段，一般采用解析方法对胶接接头进行应力分析及参数研n究。针对复合材料双搭接和单g搭接胶接接头，在Tsai等人的理论分析方法(TOM方法)基础上，提出了一种改进的搭接接

2、头剪应力分析方R法，该方法考虑了被胶接件的剪切变形，认为被胶接件只有在靠近胶层的半个厚度上产生剪切变形，剪应力沿该半厚度呈线性分布。算例分析结果表明：本文方法比现有的分析方法更接近∞于有限元模拟结果，可用于估算比复合材料胶接接头剪应力分布。aS关键词：复合材料；胶接接头；双搭接；单搭接；胶层；剪应力n．ng中图分类号：V214．8文献标识码：AA．nStressAnalysisofAdhesivelyBondedCompoasiteLapJointsXan7OO6Abstract：Adhesivelybondingisanimportantjointmethodinco

3、mpositestructures．ThestressanalysisofadheChsivelybondedjointisthekeytOguaranteesafetyanddurabilityofcomposites．Currently，instructureinitia1designstage，jointstressanalysisandparametricstudyarenormallyperformedwithanalyticalmethods．BasedonthetheoreticalsolutionofTsai，etal(TOMmethod)，animpr

4、ovedtheoreticalsolutionforadhesivelybondedsinglelapanddouble—lapjointsisproposed，thesheareffectinadhesivelayerisconsidered．Itisassumedthatshearstrainonlyexistsinthehalfthicknessoftheadhesivelayer．Theresultsofimprovedanalyticalsolutionarecomparedwithsimulationresultsoffiniteelementmethoda

5、swellasotherexistingmethods，andshowthattheimprovedsolutionsaremoreclosetonumericalresultsthanthatofotherexistingtheoreticalonesforcompositelaminates．Theproposedmethodcaneffectivelyestimateshearstressdistributionsofadhesivelybondcompositelapjoint．Keywords：composites；adhesivelybondedjoint；

6、double—lap；single—lap；adhesivelyfilm；shearstress为了满足安全及耐久性的要求，在胶接接头设计0引言时，必须进行接头应力分析，这样才能做到扬长避短，充分发挥胶接的优点。胶接是复合材料结构主要连接方法之一，由于胶接接头应力分析可采用数值方法(有限元)其结构轻、连接效率高、耗时少、成本低、疲劳性、密和解析方法。在初步设计阶段，利用有限元进行应封性能好等优点，在航空结构上得到了越来越广泛力分析工作量大，因此常常采用解析方法进行应力的应用。然而，胶接也有其缺点，在湿热环境下胶分析及参数研究。本文主要研究单搭接、双搭接接接性能有所降低，

7、剥离强度低，难以传递大载荷。头应力分析的解析方法。胶接接头应力分析理论模型经历了7O多年的发展历史_8_。对于单搭接接头，Volkersen首先收稿日期：201i-12-29；修回日期：2012-0302通信作者：张阿盈，zhangaying@hotmail．corn提出了一维杆模型(1-DBarMode1)，把被胶接件168航空工程进展第3卷看作杆，只产生轴向拉伸变形，胶层只发生剪切变Ik●——：——●’·—形；Goland和Reissner_】提出的一维梁模型(1一D7Y2IlBeamMode1)认为被胶接件是梁，有轴向拉伸变形：l!