徐 琛，孙永波

（中国民航大学工程技术训练中心，天津 300300）

复合材料由于比强度高、比模量高、易整体成型等特性，在航空航天领域的重要性与使用率越来越高。受工艺、检查和维修等方面的制约，复合材料结构中分离面、口盖等仍必不可少，因此，需要考虑复合材料的连接问题。目前，主要的连接方式有螺栓连接、胶接及混合连接。国内外有关胶膜特性对复合材料混合连接性能影响的研究较少。Kim 等[1]和Lee 等[2]的研究表明，胶螺混合连接中的胶和螺栓同时达到其极限承载力时，可获得最大的结构强度，但没有关注胶膜厚度、韧性的影响及受力过程中载荷-位移曲线是否平滑的问题。因此，对胶螺混合连接中的胶膜特性进行研究，分析其对整体结构性能的影响，并给出优化建议，具有重要的工程意义。

1 有限元模型

使用ABAQUS 软件构建复合材料胶螺混合单搭接结构的三维模型，加入材料损伤判据，进行多步循环计算，模拟结构的加载过程，分析每一步的计算结果，揭示结构内部的损伤形式和损伤扩展情况。

1.1 混合单搭接结构有限元模型

碳纤维复合材料层合板铺层为T300 平纹布[（±45）/（0，90）]3S，基体为QY9611 环氧树脂，胶膜为脆性胶膜，金属板材和高强度螺栓为同种合金钢30CrMnSi-Ni2A。模型如图1所示。

图1 混合单搭接结构Fig.1 Bonded-bolted hybrid single-lap joints

采用C3D8R 实体单元，复合材料按层数划分网格，胶膜虽薄，也需划分两层网格，金属板材在粘接方向上的网格需与胶膜和复合材料对应，以提高计算精度。网格划分如图2所示。……