不同胶层厚度单搭接接头剪切试验与强度预测

对不同胶层厚度的单搭接胶接接头进行拉伸载荷的剪切试验,对比胶层厚度以及胶瘤等因素对搭接接头强度的影响,通过有限元数值仿真,模拟不同胶层厚度试验件在接头破坏位置附近的等效应力情况,得出随胶层厚度的增加接头强度逐渐减小、端部胶瘤降低了粘接表面应力峰值从而提高接头强度等结论。同时引用Hart-Sm ith弯矩系数计算出较厚胶层单搭接接头强度的保守值。

降低CFRP板加固梁界面应力集中方法的研究

粘接技术作为传统的焊接、铆接、螺栓连接等技术的替代已经被广泛地应用于土木工程中。为减少粘接层的应力集中,采用端部为楔形的CFRP板及保留板端溢出的胶水为工程中常用的方法。通过有限元对一般板端、板端楔形、板端反楔形及板端溢胶等情况进行了界面应力分析。结果显示,由于梁与胶层界面端部奇异点的影响,胶层底部和顶部的最大界面应力有很大差别;而板端溢胶能降低奇异点处的剪应力和正应力集中,并且使得应力的分布更平缓,这也造成板端溢胶情况的裂缝开展不在奇异点,而在溢出胶的斜面;板端正、反楔形均能降低应力集中,而反楔形的效果要好于正楔形;板端溢胶降低正应力的效果要好于板端楔形,但板端反楔形对降低剪应力的效果则要好于板端溢胶。这些结论与搭接头研究的结果一致,但加固梁的最大界面应力减小幅度要远小于搭接头。

一种考虑胶瘤的胶接简化有限元模型:应力与刚度分析

胶接接头中总存在胶瘤,由于建模复杂,胶接接头有限元分析中胶瘤常被忽略。但胶瘤能减少峰值应力,提高结构强度和刚度。为此,提出一种简化的胶接有限元模型,即用壳单元代表胶瘤,体单元代表被粘体和胶层,并用弹性理论建立壳单元等效厚度公式。以体单元精细模型结果作为对比的真实解,考察五种载荷工况下,单搭接头简化有限元模型的胶层应力和刚度。分析表明,壳单元等效厚度公式正确,胶接简化有限元模型精度高,可用于诸如汽车等大型结构中;用壳单元简单模型可定量分析胶瘤大小和形状对接头应力和总体刚度性能的影响。

胶瘤在胶接结构中应力分布的作用

对胶接结构中的胶瘤效应进行了综述,阐明了胶瘤能明显降低胶接结构中的应力峰值及位置,胶瘤的几何形状及材料属性的不同也会影响应力分布。胶接结构设计时,可以制作不同几何形状的胶瘤或人为制作其他材料的胶瘤来改善胶接结构的力学性能,提高结构的整体承载能力。