碳纤维增强复合材料页式胶粘接头的力学性能与失效机制研究

摘要整理

本研究提出了一种新型胶粘接头结构——页式胶粘接头（PTAJ），该结构在拉伸过程中能实现胶粘层与被粘层强度的均衡。胶粘接头在汽车、船舶和航空航天工业中的应用日益广泛，旨在增强结构性能并降低自重。接头结构对胶粘复合材料接头的力学性能有显著影响。本研究建立了有限元分析（FEA）模型，采用Hashin失效准则和内聚区模型（CZM）来研究页式胶粘接头的力学行为和失效机制。同时进行了拉伸强度试验以验证集成FEA方法的准确性。研究结果表明，页式胶粘接头在拉伸载荷作用下同时经历胶粘层内聚破坏和碳纤维增强复合材料撕裂破坏，两种失效模式的比例随搭接长度的不同而变化。短搭接长度的接头主要在胶粘层发生失效，而较长搭接长度的接头则以碳纤维增强复合材料撕裂破坏为主要失效模式。此外，对单搭接接头（SLJs）与页式胶粘接头的拉伸强度进行了对比分析。在各种搭接长度条件下，页式胶粘接头的拉伸强度是单搭接接头的4倍以上。本研究为复合材料接头提供了一种新型高性能胶粘结构。

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