搭接长度和铺层方式对CFRP复合材料层合板胶接结构连接性能和损伤行为的影响

来源期刊：复合材料学报2020年第1期

论文作者：毛振刚 侯玉亮 李成 铁瑛 孙李刚

文章页码：121 - 131

关键词：CFRP;复合材料;层合板;胶接结构;搭接长度;铺层方式;连接强度;

摘    要：针对不同搭接长度和铺层方式的碳纤维增强树脂（CFRP）复合材料层合板单搭胶接结构进行了拉伸试验,观察了试件的受力过程和失效形态,获得了载荷-位移曲线;同时基于连续损伤力学模型和三维Hashin失效准则模拟了CFRP复合材料层合板的层内损伤形成和演化,并利用内聚力模型来模拟层间及胶层的失效损伤,对CFRP复合材料层合板单搭胶接结构在拉伸作用下的失效强度和损伤机制进行了预测,通过对比验证了该数值方法的有效性;通过数值试验比较不同搭接长度和铺层方式的单搭胶接结构及双搭胶接结构的连接强度和损伤行为,并提出了一种优化的CFRP复合材料层合板胶接结构。结果表明:CFRP复合材料层合板胶接结构的极限失效载荷随着搭接长度的增大逐渐增加并趋于稳定值,且结构的失效形式逐渐从胶层自身剪切失效过渡到邻近胶层的层合板层间分层失效;CFRP复合材料层合板胶接结构的连接强度和损伤行为随着铺层方式的不同而改变,通过对3种铺层方式的对比和分析,得到性能最好的铺层方式是[03/903]2S;在搭接长度为5～20mm时,通过对搭接长度进行优化,得到单搭胶接结构的最优搭接长度是17mm,双搭胶接结构的最优搭接长度是19.3mm,与搭接长度为20mm相比,单搭胶接结构和双搭胶接结构的连接强度分别提高了13.26%和0.43%。