拓宏亮, 卢智先, 马晓平, 郭宏宇

(1.长安大学 理学院, 陕西 西安 710064; 2.西北工业大学 航空学院, 陕西 西安 710072;3.中国科学院 工程热物理研究所, 北京 100190)

复合材料胶接连接是飞机结构常见的连接形式之一,胶接是指将2个或多个构件通过胶粘剂连接在一起,具有结构轻、连接效率高、密封等优点,由于不需要沿厚度方向进行开孔,不会引起应力集中并能保持良好的气动外形[1-3]。胶接结构在服役期间将承受静力和疲劳载荷,易发生分层损伤,导致复合材料胶接结构的承载能力和连接效率下降,并进而影响复合材料结构的强度和完整性[4]。

针对复合材料的分层损伤问题,国内外学者已经做了大量研究,关志东等[5]建立了新型零厚度界面单元模型,通过试验验证模型的准确性。卢子兴[6]考虑了几何非线性变形行为和弹塑性非线性行为,建立了界面的非线性内聚力模型。喻溅鉴和周储伟[7]基于内聚力行为,考虑了裂纹闭合效应,发展了有效描述疲劳裂纹扩展的界面损伤本构关系。曾海艳等[8]通过试验研究了复合材料夹芯结构L型接头在弯曲载荷下的强度和疲劳行为,石好男等[9]基于复合材料渐进损伤模型和内聚力模型研究了L型胶接接头的损伤与失效机理。

Camanho等[10]提出了三维混合加载下的内聚力模型,计算精度较好。Harper和Hallett[11]研究了内聚力区域长度的影响,结果表明内聚力区域至少需要2～3个单元,且降低强度可以延长内聚力区域从而增加单元尺寸。Hu等[12]在内聚力模型中增加 “预软化区域”,该模型允许采用相对较疏的网格,具有较高的计算效率。……