刘湘云

(中国商飞上海飞机设计研究院，上海 201210)

航空结构常用的连接方式有胶接、机械连接和混合连接3种。

胶接是借助胶黏剂将胶接零件连接成不可拆卸的整体[1]。胶接结构质量轻，密封性、减振性好，但受环境的影响存在一定的老化问题，且胶接接头不可拆卸。

机械连接是借助紧固件把两个以上的零件连接成一个整体，传力较大的连接结构多采用此连接方式[2]。但由于复合材料本身的特殊性，机械连接的开孔会引起应力集中从而降低连接效率，且会增加接头质量[3]。

混合连接是将胶接与机械连接结合起来，一般混合连接是胶螺混合连接。本文所研究的混合连接为Comeld连接[4-5]，即电子束毛化连接，采用电子束在金属表面形成周期性分布的毛刺，再与复合材料层压板共固化。

对于Comeld连接，本文通过RVE(代表体积单元)[6]得到毛刺层的力学性能，再将得到的等效材料属性赋予整体模型进行有限元分析(FEM)，从而预测接头的失效机理、失效模式及失效载荷。

1 胶接接头

胶接接头试验件(试验件编号为3AJ1)几何示意图如图1所示，图中1为金属锻件TC4，2和3为复合材料层压板，铺层顺序分别为[45/-45/0/-45/90/45/0/-45/0/0/45/0/45/0/-45/90]s，[45/-45/0/-45/90/45/0/-45/45/0]s，单层厚度为0.125 mm。单层力学性能如下：纤维方向拉伸模量E1t为138 000 MPa，垂直于纤维方向拉伸模量E2t为9 360 MPa，垂直于纤维方向压缩模量E2c为10 200 MPa，剪切模量G12为4 690 MPa，泊松比ν为0.303，纤维方向拉伸强度Xt为1 805 MPa，纤维方向压缩强度Xc为1 338 MPa，垂直于纤维方向拉伸强度Yt为55 MPa，垂直于纤维方向压缩强度Yc为204 MPa，剪切强度S为130 MPa。

图1 胶接接头试验件3AJ1几……