第三節(jié) 膠接連接設(shè)計(jì)
膠接是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件主要連接方法之一。膠接是由膠粘劑層（膠層）將結(jié)構(gòu)零件牢固粘接在一起的不可拆卸的連接形式。膠接連接形式與破壞模式（"）膠接連接的基本形式膠接連接有：單搭接、雙搭接、楔形搭接和階梯形搭接四種基本形式。 " %& ’((的薄連接板可采用單搭接； )((左右的連接板采用雙搭接或雙面蓋板對接；
*((以上的連接板多采用楔形搭接和階梯形搭接勝（&）膠層載荷形式
膠接結(jié)構(gòu)中膠層一般承受四種基本形式的載荷。其中，以膠層承受剪切時(shí)，強(qiáng)度最大。因此，在設(shè)計(jì)膠接連接結(jié)構(gòu)時(shí)，要使膠接面（膠層）盡可能與載荷方向平行，以使膠層承受剪切載荷，發(fā)揮膠層最大承載能力。
（+）單搭接膠接連接破壞模式
在面內(nèi)拉伸載荷作用下，有三種基本形式：膠層剪切破壞；膠層剝離破壞；膠接連接區(qū)外連接件拉伸（或拉彎）破壞。此外，還會發(fā)生混合破壞。具體破壞模式與膠粘劑、膠接面處理、膠接連接區(qū)幾何參數(shù)有關(guān)。
（)）層合板膠接連接形式與連接強(qiáng)度層合板膠接連接是膠接結(jié)構(gòu)中最常采用的連接形式。層合板連接件厚度是層板膠接連接形式選擇的主要因素。
二、膠粘劑選擇
（"）結(jié)構(gòu)膠粘劑
膠粘劑按其剪切應(yīng)力一應(yīng)變特性（—"曲線）可分為韌性膠粘劑和脆性膠粘劑，
韌性膠粘劑剪切強(qiáng)度雖低于脆性膠粘劑，但其 —"曲線下的面積很大，可吸收大量剪切變形能，同時(shí)極限應(yīng)變大，有利于減緩膠接應(yīng)力集中，均化膠層剪應(yīng)力。因此，韌性膠粘劑比脆性膠粘劑具有更好的疲勞、耐久性、使用壽命長。所以，在既定工作溫度下，盡量選用韌性膠粘劑。所選的結(jié)構(gòu)膠粘劑還應(yīng)具有良好的耐濕 ,熱、耐環(huán)境性能。
（&）膠粘劑選擇考慮 膠粘劑的使用溫度應(yīng)與膠接件的（最高）使用溫度相適應(yīng)。高溫工作條件下，膠粘劑的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與膠接件相近。 膠粘劑應(yīng)有良好的韌性和耐濕 ,熱、耐介質(zhì)性能。 •)’•
選用固化溫度低的膠粘劑。
三、膠接連接設(shè)計(jì)一般原則
膠接連接設(shè)計(jì)總的原則是膠接連接面（膠層）不應(yīng)成為結(jié)構(gòu)載荷傳遞的最薄弱的環(huán)節(jié)。由于膠層很薄，一般僅 " "%&’’厚，連接剛度問題不明顯，重點(diǎn)是連接強(qiáng)度，并以此建立膠接連接設(shè)計(jì)一般原則。
"膠接設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)形、傳遞載荷、制造工藝和維修等各項(xiàng)要求，確定膠接連接部位（位置），選擇合理的膠接連接形式，以使膠接傳遞的載荷在膠層主要引起剪切應(yīng)力；盡可能避免膠層受到法向力作用而在低載荷下破壞，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)承載能力。
膠接強(qiáng)度應(yīng)（略）高于或相當(dāng)于膠接件的強(qiáng)度，而不是低于膠接件的強(qiáng)度。 綜合膠接靜強(qiáng)度、疲勞、耐久性要求和膠接 "工藝，合理選擇膠粘劑和確定膠接幾何參數(shù)（搭接長度與膠接件厚度之比）。 膠接細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)必須考慮膠接件泊松比匹配、膠接件端部減小應(yīng)力集中和剝離應(yīng)力的修正。
四、膠接連接幾何參數(shù)選擇與細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
（）單搭接膠接
單搭接膠接連接固有存在的載荷偏心問題，附加力矩引起剝離應(yīng)力，從而導(dǎo)致單搭接膠接在低載荷下發(fā)生破壞。改善連接層板端部應(yīng)力狀況，減小剝離應(yīng)力就成為單搭接膠接設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
加大搭接長度與厚度之比， () *大于 &，是減小剝離應(yīng)力的主要方法。將連接層合板端部進(jìn)行剛度均勻變化處理，或施加側(cè)向約束，限制單搭接膠接接頭總體轉(zhuǎn)動，則可提高膠接強(qiáng)度，將 +層鋪在層合板表層，提高連接層合板彎曲剛度也可提高單搭接膠接強(qiáng)度。
單搭接膠接應(yīng)力分析，由于附加力矩影響十分復(fù)雜，請查閱有關(guān)文獻(xiàn)。（%）雙搭接膠接雙搭接膠接的對稱性，消除了單搭接膠接存在的載荷偏心問題，膠接強(qiáng)度顯著提高。雙搭接膠接強(qiáng)度由膠層剪切應(yīng)力一應(yīng)變曲線下的面積確定。因此，采用韌性膠粘劑比采用脆性膠粘劑膠接強(qiáng)度高，而且對環(huán)境溫度變化不敏感。
在進(jìn)行雙搭接膠接強(qiáng)度、應(yīng)力分析時(shí)將膠層非線性剪切應(yīng)力 ,應(yīng)變曲線理想化為彈性 ,完全塑性曲線。雖然圖示結(jié)果膠層端頭剪應(yīng)力不為零（不符合邊界條件），但它給出了膠層剪應(yīng)力分布的合理的近似結(jié)果，為膠層重要參數(shù)搭接長度 -確定提供
•.&•
了理論基礎(chǔ)。膠層在膠接件端部處剪應(yīng)力最大，出現(xiàn)剪應(yīng)力集中；沿膠接搭接長度向中間逐漸減小。韌性膠粘劑膠層在膠接件端部剪應(yīng)力值達(dá)到某一數(shù)值后形成剪應(yīng)力平臺，且平臺的長度隨搭接長度增加而增加，達(dá)到常值 。雙搭接長度對膠接強(qiáng)度的影響，所示。搭接過長 " "意義不大。 "為推薦搭接長度。
雙搭接膠接設(shè)計(jì)推薦的搭接長度 " %&’ ( （約等于 "）。增加 搭接長度的目的在于使膠層剪應(yīng)力低的區(qū)域長度占一定的比例，以利于防止膠層發(fā)生蠕變斷裂破壞和低壽命疲勞破壞。建議搭接長度與連接板厚度之比 ") *也可取為 +,) -。為削弱搭接端部剝離應(yīng)力，連接板端部應(yīng)削尖，尖削比取 -) -,為宜。
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