基于理论解的三种胶接接头简化有限元单元

建立了非对称胶接接头位移理论,它能严格满足包括胶层端头剪应力为零在内的所有边界条件。由于上被粘物、下被粘物具有不同材料和厚度,研究非对称胶接接头更具一般性。以位移理论解为基础,通过一组特定位移约束条件确立了被粘物纵向和横向位移函数,获得了非对称T形、L形和单搭接接头简化有限元单元的单元刚度矩阵。这些胶接接头简化单元能大幅降低整体有限元模型的自由度数量,避免以往胶层单元胶层厚度估计过大的不足,并考虑了被粘物间连续传力的特性,更适于大型有限元模型中对胶接接头的简化建模。精细有限元模型的数值验证表明,三种胶接接头简化有限元单元精度很好,使其应用到诸如汽车白车身、飞机等大型有限元模型中成为可能。

一种T形胶接接头的简化有限元单元

以胶接接头位移理论为基础,通过一组特定的位移约束条件确立了被粘物纵向和横向位移函数,建立了对称T形胶接接头的简化有限元单元,并得到单元刚度矩阵。这些接头单元能够克服胶层厚度估计过大的问题,降低了整体有限元模型的自由度数量,适用于大型有限元模型中对胶接接头的简化建模。精细有限元模型的数值验证表明,胶接接头简化有限元单元精度很好,使其应用到诸如汽车白车身、飞机等大型有限元模型中成为可能。