金属和复合材料胶接设计
简述胶接接头的设计原则
简述胶接接头的设计原则胶接接头是一种常见的连接方式，广泛应用于各个领域的工程和制造中。
其设计原则是为了确保连接的牢固性、可靠性和耐久性。
本文将从材料选择、接触面设计、结构设计和质量控制四个方面介绍胶接接头的设计原则。
一、材料选择：胶接接头的材料选择十分重要，直接影响到接头的性能。
首先要选择合适的胶粘剂，它应具有良好的粘结性和耐久性。
根据应用的具体条件，选择合适的胶粘剂类型，如热固性胶粘剂、压敏胶粘剂、环氧胶粘剂等。
其次，要选择合适的基材，如金属、塑料、复合材料等，以及表面处理方式，如清洁、打磨、除氧等。
二、接触面设计：接触面设计是胶接接头的关键，直接影响到接头的接触面积和接触强度。
接触面应尽量大，以增加接触面积，提高胶接接头的强度。
同时，接触面的形状也要设计合理，避免出现尖角或过于平滑的情况，以增加接触面的机械锚固效果。
三、结构设计：结构设计是指胶接接头的整体形状和连接方式。
在设计时要考虑到接头所承受的力和环境条件，并选择合适的结构形式。
例如，对于承受拉伸力的接头，应采用榫卯结构或带钢箍加固的设计；对于承受剪切力的接头，应采用榫卯结构或带钢板加固的设计。
此外，还要考虑到接头的拆卸性和维修性，以便日后的维护和更换。
四、质量控制：胶接接头的质量控制是确保接头性能稳定的关键。
在生产过程中，要严格控制胶粘剂的配比和固化时间，确保胶接接头的强度和耐久性满足设计要求。
同时，要进行必要的质量检测和测试，如拉伸试验、剪切试验、热老化试验等，以确保接头的质量稳定和可靠。
胶接接头的设计原则包括材料选择、接触面设计、结构设计和质量控制四个方面。
在设计时要考虑到接头的使用条件和要求，选择合适的材料和结构形式，并进行严格的质量控制。
只有在符合这些原则的基础上，才能设计出性能稳定、可靠耐用的胶接接头。
4 复合材料连接设计
③ 螺母拧紧力矩的要求
施加拧紧力矩可产生垂直于层合板的压力，将使连接接头的挤压强度 有明显提高
（4）连接区的铺层设计 连接区的铺层设计遵循以下原则
①至少应有40%的±45°铺层和25%的0°铺层，90°的铺层比例为
10%~25%； ②铺层顺序影响层合板的层间剪切强度 ③连接区域加厚，特别是对薄的层合板，避免d/t>4; ④采用均衡对称铺层以消除内应力及翘曲
d 2 N1 d d 2 N 2 d 0, 0 2 2 dx dx dx dx
在接头内任一垂直于x轴的截面上，内力N1和N2满足 N1+N2=P 胶层剪应变γ 为 胶层的剪应力为 微分得
(u2 u1 ) / h
G G(u2 u1 ) / h
d / dx G du2 du1 h dx dx
加厚部位的具体铺层方案为[45/0/-45/0/90/0/45/0/-45/90]2S
与基本层合板铺层百分比一样。
加厚部位层合板厚度 t=4.8>0.6×d=0.6×6=3.6，沉头窝满 足要求.
(3)加厚部位层合板挤压强度校核 Pbr 11080 384.7 MPa br 385MPa 安全 挤压应力 br dt 6 4.8 外排钉孔挤压载荷比内排小，因而不必校核。 紧固件剪切强度校核 内排螺钉承受的剪力
【解】
(1)计算连接区加厚部位的层合板厚度
①按面内剪切承载计算 q = t [ τ] T = q / [τ]=700/120=5.83mm
②按螺栓孔挤压承载计算
25×0.57×q = d t [σ
br]
t
25 0.57 700 4.32mm 6 385
航空器复合材料胶接修补的抗冲击设计
毕业设计（论文）题目航空器复合材料胶接修补的抗冲击设计院系专业年级学生姓名指导教师2014年6月5日摘要复合材料通常用于航空器的主承力结构或次承力结构。
与金属材料相比，复合材料有很多优点，如强度大、抗疲劳性能高、电性能及热性能好，减震性能、破损安全性和耐化学腐蚀性好。
正因为这些突出的热点，先进复合材料在航空、航天、机械等领域得到了越来越广泛的应用。
航空器的结构可能受到的冲击都会造成航空器结构的损伤和缺陷，影响其结构强度、疲劳性能以及稳定性，尤其是胶接修补结构。
因此，对航空器复合材料胶接修补的抗冲击设计，可以更好的保证航空器的安全性和稳定性。
实验方法、理论分析方法和数值计算方法是当前用于此类研究的三种方法。
数值计算方法是在理论分析和实验研究的基础上进一步发展起来的，并且随着计算机技术的发展，它的应用更加广泛。
数值计算方法的优点是方法简单，受客观条件影响小，参数可调性强，无需耗费大量的经费和精力。
本文采用数值计算的方法，通过使用有限元分析软件ANSYS/ /LS-DYNA 12.0,选用不同的补片直径以及不同的冲击位置，模拟弹体冲击胶接修补的靶板建立模型，得到弹体的速度变化历程、加速度变化历程和胶接修补靶板的变形及应力情况。
进而进行分析研究航空器复合材料胶接修补结构的抗冲击性能。
关键词：复合材料; 胶接修补; 冲击; 数值分析; 有限元; ANSYS/LS-DYNAAbstractComposite materials are usually used in main bearing or secondary bearing structure of the aircraft. Compared with metal material, composite material has many advantages, such as strength, strong fatigue resistance, good electrical and thermal performance, shock absorption performance, security and good resistance to chemical corrosion damage. Because of these excellent advantages, the advanced composite material is more and more widely used in the fields of aviation, aerospace and machinery.The impact that aircraft structure may received can cause damage and defects of aircraft structure, which affects the structural strength, fatigue performance and stability, especially composite bonded repair structure. The analysis of the impact on aircraft composite bonded repair structure can better ensure the safety and stability of the aircraft.There are three methods used in such studies, and they are experiment method, theoretical analysis and numerical calculation method. Numerical method is further developed on the basis of theoretical analysis and experimental research, and with the development of computer technology, its application becomes more widely. The advantages of numerical calculation method are simple, little influenced by objective conditions, adjustable parameters, and not spends a lot of money and energy.This article adopts the method of numerical calculation, by using the finite element analysis software ANSYS/LS/DYNA 12.0, choosing different the patch diameter and different location of impact. By modeling and simulating the process of projectile impact the bonded repair target board, we can get the velocity and acceleration time history curve, the deformation and stress conditions of the target board. Then we can analysis the impact resistance of aircraft composite bonded repair structure.Keywords: composite material, impact, bonded repair, numerical analysis, finite element, ANSYS/LS-DANA目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................................. I II 第一章绪论. (1)1.1 前言 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 本课题的主要研究任务 (4)1.4本课题的实现方法 (5)第二章复合材料理论及有限元法在复合材料冲击中的应用 (6)2.1纤维增强复合材料的主要力学性能 (6)2.2复合材料的优点 (6)2.3复合材料的缺点 (7)2.4各向异性弹性力学基本方程 (7)2.4.1有一弹性对称面的情况 (10)2.42 正交各向异性的情况 (11)2.5有限元方法在复合材料冲击中的应用 (13)2.5.1有限元方法介绍 (13)2.5.2ANSYS/LS-DYNA程序介绍 (13)2.5.3冲击分析基本理论 (14)2.5.4 接触碰撞的数值计算方法 (17)第三章利用ANSYS建立复合材料修补的有限元模型 (19)3.1有限元方法和工程软件ANSYS简介 (19)3.2利用ANSYS建立有限元模型 (20)3.2.1单元类型 (20)3.2.2 材料模型 (21)3.2.3几何模型 (22)3.2.4 网格划分 (23)3.3 求解控制 (24)第四章复合材料胶接修补结构冲击结果与分析 (27)4.1 冲击位置对胶接修补母板抗冲击强度的影响 (27)4.11 几何模型参数 (27)4.12 后处理结果 (27)4.13 处理结果分析 (33)4.2 补片几何尺寸对胶接修补母板抗冲击强度的影响 (34)4.21 几何模型参数 (34)4.22 后处理结果 (35)4.23 后处理结果分析 (41)4.3 胶层厚度对胶接修补母板抗冲击强度的影响 (43)4.31 几何模型参数 (43)4.32 后处理结果 (43)4.33 后处理结果分析 (50)第五章基于胶接修补结构抗冲击性能分析的胶接修补参数设计 (51)5.1 引言 (51)5.2 胶接修补结构的参数设计 (51)第六章总结与展望 (52)参考文献 (53)致谢 (55)第一章绪论1.1 前言复合材料是由两种或两种以上独立物理相的材料通过复合工艺组合而成的新型材料，其中，连续相成为基体，分散相称为增强体。
树脂基复合材料胶接性能评价规范 复合材料-金属(第三部分试验方法)
树脂基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第3部分：试验方法1 范围本标准规定了汽车用树脂基复合材料与金属胶接性能评价的试验原理、试样、试验装置、试验条件、试验步骤和试验数据处理方法。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 16997—1997 胶粘剂主要破坏类型的表示法GB/T 7124—2008 胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）GB/T 6329—1996 胶粘剂对接接头拉伸强度的测定HB 7402—1996 碳纤维复合材料层合板Ⅰ型层间断裂韧性G IC试验方法HB 7403—1996 碳纤维复合材料层合板Ⅱ型层间断裂韧性G IIC试验方法GJB 3383-1998 胶接耐久性试验方法ISO 4587-2003 胶粘剂—刚性材料对刚性材料粘接拉伸剪切强度测试GB/T 7122-1996 高强度胶粘剂剥离强度的测定浮辊法ISO 19095-3-2015塑料类—塑料/金属组合体界面粘附性能评价标准第3部分试验方法T/CSAE XX-2—201X 聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第1部分：试样T/CSAE XX-3—201X 聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第2部分：试验方法T/CSAE XX-4—201X 聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第4部分：耐久性试验3 试样条件试样应无扭曲，并应具有相互垂直的平行表面对。
表面和边缘应无划痕，凸起，凹痕和毛刺。
通过目视和游标卡尺测量，试样的直边、直角和平面应满足一致性要求。
目视或测量结果显示的不满足要求试样应该在试验前被去除或者再次对其形状和尺寸进行加工以满足要求。
4 试验步骤4.1 拉伸剪切试验4.1.1 试验设备电子万能试验机，参照T/CSAE XX-1的5.1节规定。
复合材料的连接ppt课件
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4> 缝合方向
缝合方向对复合材料的性能影响较 大,常采用的缝合角度为0º、45º和90º。 缝合方向对正交对称层合板的拉伸强度 有较大影响, 0º缝合引起的强度降小,45º 和90º缝合引起的强度降基本相同
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缝合对复合材料力学性能影响
缝合对复合材料平面性能的影响 (1)面内拉伸强度 (2)面内弯曲性能 (3)面内压缩强度 缝合对复合材料层间性能的影响
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(2) z-pinning连接
1.概念 2.种类
3. z-pinning技术应用
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1.概念
z-pinning 技术主要用于增强铺层预浸料或 泡沫夹层复合材料，它借鉴了缝合复合材料中 不连续缝线方法，在固化前的预浸料或泡沫夹 层厚度方向直接嵌入刚性的短棒，这种短棒通 常称为 z-pin
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UAZ技术
该技术采用了一种超声波发生装置,超声波 可以带动枪头触角高频振动,最大输出功率下, 振幅可达20um,频率20 kHz。接触角头高频震动 可以降低嵌入z-pin需要的作用力,振动产生的热 还可以使树脂软化,易于z-pin的转移
工艺流程：（1）
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（2）
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Байду номын сангаас
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（4）
分层的存在 将造成复合 材料层合板 结构强度和 刚度的降低, 使其性能得 不到充分的 发挥。
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因此,如何抑制 复合材料层合 板的分层损伤, 提高其层间强 度和抗分层、 抗冲击的能力 是使用复合材 料层合板时所 必须解决的问 题
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24
B 技术原理
其原理是通过缝合手段,使复合材料在 垂直于铺层平面的方向得到增强,从而 提高材料层间损伤容限
复合材料与金属接头胶接建模精度研究
Ａ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ ＡＣ Ｔ： Ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ —ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ａ ｄ ｈ ｅ ｓ ｉ ｖ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｗ ａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ
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（ １ ．Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｆ ｉ ｎ ｅ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，
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ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｔ ｓ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ．Ｆ ｉ ｓｔ ｒ ｌ ｙ ，ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｇ ｌ ｕ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｗｅ ｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ，ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｓ ，ｉ ｇ ｎ ｏ — ｉ ｒ ｎ ｇ ａ ｄ ｈ ｅ ｓ ｉ ｖ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｎ ｏ ｄ ｅ—ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ，ｒ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｎ ｇ ｇ ｌ ｕ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｙ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｓ ｈ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ｗｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｉｔ ｗ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ Ｔ ｏ ｒ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｉ ｇ ｎ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｍｏ ｄ －
玻璃钢与橡胶复合制品的粘接工艺
玻璃钢与橡胶复合制品的粘接工艺玻璃钢与橡胶是两种完全不同的材料,它们的物理性能、化学结构和机械性能都有着极大的差别。
怎样才能使这两种不同的材料结合在一起成为人们所需要的具有不同特性的复合制品呢?粘接就是非常适用的一种方法。
而且在这类产品中,粘接技术也是决定复合制品性能的重要因素之一。
2玻璃钢与橡胶的粘接机理粘接是被粘物与胶粘剂接触后分子间力作用的结果。
粘接早期,胶粘剂必须是具有与被粘物表面相同或相似的分子间作用力,易于浸润被粘物表面,两相间最好是面接触,以利于完成初步的界面粘接。
胶粘剂固化成为高聚物主要是完成内聚粘接,同时补充完成界面粘接。
同样对于玻璃钢/橡胶复合结构的界面胶接,则是通过胶粘剂与玻璃钢、胶粘剂与橡胶两个界面之间的吸咐、扩散、交联反应,以及橡胶内部的硫化反应和胶粘剂内部的固化反应产生相当高的粘接强度。
结果在低模量的橡胶与高模量的玻璃钢之间,胶粘剂形成了模量梯度,以减少复合结构受力时的应力集中,使玻璃钢/橡胶复合结构具有良好的性能。
3胶粘剂的选择胶粘剂的基本功能,是将被粘物联接起来。
由于不存在能满足所有材料、所有应用条件和所有粘接条件的万能胶粘剂,所以对需要粘接的复合结构要判定哪些性能或条件才是最重要的。
通常在选择胶粘剂时主要考虑的因素是:被粘材料的性能、粘接制品的强度要求和耐久要求、粘接制品的服务要求、胶粘剂本身的性质及工艺上的特别要求。
对于玻璃钢/橡胶复合结构的界面粘接,首先要考虑的一个重要因素就是两种被粘材料物理性质和化学性质的差异。
对于橡胶而言,它是柔性材料,而玻璃钢是一种高强度的刚性材料,这样被粘体的可曲挠性和热膨胀性的差异会在胶层内产生应力,这种内应力有可能会使粘接制品在没有外加荷载前就已经发生胶粘剂的内聚破坏了。
本着相同材料之间应力最小的原则。
对于不同组成的被粘材料,有人提出,如果两种材料的弹性模量各自为E1和E2总的相对伸长各自为L1和L2。
要满足最小应力的必要条件,就要使胶粘剂的弹性模量接近于12(E1+E2),总伸长接近于12(L1+L2)。
11.第十一次课——复合材料连接+复合材料结构设计基础(原耿)
1I f v f m vm
1 f v f m (1 v f )
考虑到实际复合材料中存在孔隙、裂纹、损伤、缺陷、残余应 力、界面结合不完善以及纤维微观屈曲等因素，加入修正系数K1
1 K1[ f v f m (1 v f )]
对于玻璃纤维/环氧树脂复合材料，K1取0.95-1
被胶接件拉伸 （或拉弯）破坏
被胶接件剥离破坏
胶层的剪切破坏
胶层剥离破坏
5.2 胶接连接设计
5.2.1胶接连接的破坏形式 除以上三种破坏形式之外，还会发生组合破坏，胶接 连接的破坏形式与以下因素有关： 连接形式 近邻胶层的纤维方向
载荷性质
连接几何参数
被胶接件 的厚度
5.2 胶接连接设计
5.2.1胶接连接的破坏形式
胶螺连接
胶铆连接
5.1 复合材料连接特点 混合连接的优缺点
优点：可提高抗剥离、抗冲击、抗疲劳和抗蠕变等性能； 缺点：存在孔应力集中带来的不利影响，增加重量和成本 混合连接仅在某些特定情况下才使用，并且需要选用 韧性胶黏剂，提高紧固件与孔的配合精度，以使胶接变形 与机械连接变形相协调，避免剪切破坏。
4.3 单向连续纤维复合材料弹性常数的预测
4.3.4 组合模型的弹性常数
整个模型由中间增强层I和表面基体层II组成，由基体薄片和纤维薄 片组成的增强层在横向呈串联形式. 整个复合材料单层由 表面层和增强层以并 联形式组合而成，在 增强层内部横向的基 体薄片和纤维薄片为 串联形式。
表面层
增强层
表面层
4.3 单向连续纤维复合材料弹性常数的预测
4.3.4 组合模型的弹性常数
1 纵向弹性模量E1
E1 E f 1v f Em (1 v f )
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影响胶接性能的因素——相对刚度
(a) 轴向应力分布——EL=10EU 下被胶接件
(b) 剪应力分布——EL=10EU
剪应力
轴向应力
上被胶接件
(c) 轴向应力分布——EL=EU 上被胶接件
下被胶接件
剪应力
(d) 剪应力分布——EL=EU
轴向应力
失效模式——胶接
胶接强于被连件 对HSS等高强材料不会出现；
有
弹-塑性模型
建立原则：等效前 后曲线下的面积 相等。考虑到试 验室与实际生产 条件之间的差异, 最大剪应力应乘 以0.8的系数。
等效弹塑性模型
等效双线性模型
剪应力 (ksi)
平均
Napkin 圆环剪切试验
FM-73 74℉
破坏应变
下限 平均 上限
0.492 in/in 0.705 in/in 0.997 in/in
部分来源：谢鸣九图书
胶层厚度0.1～0.2mm
胶粘剂的选择
胶粘剂形态：
糊状：胶层厚度
0.13~0.50mm 浸润性 不如液状胶好
胶膜：需要冷藏、
解冻、高温固化， 容 易控制胶层厚度
种类 环氧树脂
环氧酚醛
固化温度：
室温、中温、高温
酚醛树脂
供应形式：
单组分、双组分。
有机硅树脂
对大面积胶接最好
使用胶膜，而不是糊 状胶。 在高温工作时，所
制造因素 装配时间 成本 表面处理
胶接接头形式
薄件：可采用简单搭接或双面搭接形式
厚件：由于偏心载荷产生的偏心力矩较大，宜采用阶梯型或斜面搭接形式；
不同材料胶接工艺
共胶接（二次共固化）
共固化
二次胶接 胶接一般指二次胶接或者共胶接。通常共固化预成型胶接的性能都远优于共胶接的性能。
胶接载荷类型
胶粘剂的选择
胶黏剂韧性、铺层顺序，纤维方向，） • 几何参数（胶层厚度，搭接长度，倒角） • 载荷（温度、湿度、载荷方向与幅值）
表面处理的影响
胶接——载荷条件
影响胶接性能的因素——搭接长度
影响胶接性能的因素——胶层厚度
• 理论上，承载能力与胶层厚度h的平方根成 正比。但厚度增加则缺陷增加。
• 一般胶层厚度在0.10~0.25mm之间为宜。
与被胶接件的相容性好，即粘接强度要高； 热固性胶黏剂在尽量低的温度下固化； 胶接的耐久性应高于结构所预期的寿命； 与被胶接件的热膨胀系数要接近； 有较好综合力学性能（强度、湿热老化）； 工艺性好，使用方便； 胶接时尽量采用共固化；
韧性胶的剪切应变能高于脆性胶； 因应力集中小，疲劳强度也高于脆 性胶；当环境温度不超过70℃的情 况下，应尽量选用韧性胶粘剂。只 要低于胶粘剂玻璃化转变温度一定 数值，胶接连接强度对温度不是非 常敏感的。但在低温，强度却显著 下降。
● 界面破坏（不好）
提纲
• 接头形式与工艺 • 接头评价 • 影响因素 • 连接接头设计要点 • 结论
耐热、耐寒、耐幅射， 强度低 绝缘性好
耐热、耐水、耐火、耐 需高温固化、造价高；有腐
腐蚀
蚀性、 多孔性
机械和电气特性好、价 仅用于次要构件 格低、耐沸水、耐热、 耐酸、耐环境
来源：谢鸣九图书
提纲
• 接头形式与工艺 • 接头评价 • 影响因素 • 连接接头设计要点 • 结论
连接评价参数与实验
• 界面强度（拉伸、拉剪、剥离、弯曲、冲击）、密封 • 环境实验（温度、热冲击、湿/热循环、高温高湿、盐雾、疲劳） • 失效模式、失效过程
ASTM D 3983-98（2004） Standard Test Method for Measuring Strength and Shear Modulus of Nonrigid Adhesives by the Thick-Adherend Tensile-Lap Specimen
胶黏剂等效模型——Hart-Smith
选胶粘剂的热膨胀系 数应与被胶接件相近。
聚酰亚胺 聚酯树脂
优点
缺点
工艺性能好，固化收缩 硬度一般，热强度低，耐磨 性小，化学稳定性好， 性差 机械强度高
耐热性好，强度高，超 需热固化，多孔性，电性能
低温性能好
不良
热强度高，耐酸性好， 需高温高压固化，造价贵， 价格低，电气性能好 有腐蚀性，收缩率较大
ISO 19095-1:2015(E)
Plastics-Evaluation of the adhesion interface performance in plasticmetal assemblies
Part I: Guidelines for the approach
Part II: Test specimens
金属和复合材料胶接设计 关键技术
提纲
• 接头形式与工艺 • 接头评价 • 影响因素 • 连接接头设计要点 • 结论
连接方式的选择——考虑的因素
结构限制因素
设计因素
材料厚度
重量增加
不同被连接材料
拆卸
载荷类型与幅值
表面光滑度要求
失效模式
刚度匹配
应用环境（温度、湿度、 热膨胀匹配 海水腐蚀II: Test methods
Part IV: Environmental condition for durability
ASTM D 5656- 10(2017)
Standard Test Method for Thick-Adherend Metal Lap-Shear Joints for Determination of the Stress-Strain Behavior of Adhesives in Shear by Tension Loading
破坏应力
下限 平均 上限
4870psi 5350psi 5590psi
符号
胶层厚度
剪应力 (ksi)
弹性-理想塑性胶粘剂响应模型（FM73）
部分来源：谢鸣九图书
提纲
• 接头形式与工艺 • 接头评价 • 影响因素 • 连接接头设计要点 • 结论
影响胶接性能的因素
• 连接工艺及构型 • 表面处理 • 被连接材料相对性能（刚度、热膨胀系数、
零件先坏；
层间断裂可能由于表面处理不当，特别是 靠近外侧部分失效；
内聚力失效； 设计和分析不当；
内聚力剥离； 设计不当；
工艺不当；
与工艺有关； 减少剥离载荷；
按照破坏发生的位置可分为如下三种破坏模式： 按照破坏机理可分为两类：
● 被胶接件破坏
内聚破坏(cohesive)
● 胶层破坏
粘附破坏(adhesive);