杜 宇，杨 涛，牛雪娟

(1.天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387； 2.天津工业大学 机械工程学院，天津 300387)

0 引言

复合材料具有比强度、比刚度高、可设计性强、疲劳性能好和耐腐蚀等许多优异性能，已成为航空航天结构中的基本材料[1-3]。大部分的结构中需要多个部件进行接头连接，而胶接具有应力分布均匀、耐腐蚀性能好和工艺简便等特点，适合不同材质、不同厚度和复杂构型的构件连接，已成为航天工艺中不可缺少的一种连接工艺技术[4]。胶接可分为单搭接、双搭接、斜面形搭接和阶梯形搭接等连接方式，斜面形和阶梯形连接可降低结合面的剥离应力的产生。与斜面形胶接连接相比，阶梯形胶接连接结合面较好，并具有很好的工艺特性，通过调整接头的结构参数，可获得较高的连接效率。

对阶梯形胶接接头，国内外学者从强度和结构参数方面进行了理论分析和实验研究[5-6]。Ichikawa等[7]通过对拉伸载荷作用下的阶梯形胶接接头建立三维有限元模型，分析了胶层内的应力分布与胶层模量、胶层厚度以及阶梯数量的影响。Beylergil等[8]通过试验和数值分析，研究了玻璃纤维复合材料层合板阶梯形胶接接头在有无外加补片情况下的屈曲和压缩破坏，验证了外加补片可提高承载能力的作用，其试验结果与数值分析结果一致，屈曲载荷随着阶梯搭接长度的增加而缓慢增长。Hart-Smith[9]采用基于连续介质损伤行为的力学分析方法，建立了斜面形和阶梯形胶接接头的数学模型，并对拉伸载荷条件下的内部应力分布进行了数值分析。……