第三节 胶接连接设计
胶接是复合材料结构件主要连接方法之一。胶接是由胶粘剂层（胶层）将结构零件牢固粘接在一起的不可拆卸的连接形式。胶接连接形式与破坏模式（"）胶接连接的基本形式胶接连接有：单搭接、双搭接、楔形搭接和阶梯形搭接四种基本形式。 " %& ’((的薄连接板可采用单搭接； )((左右的连接板采用双搭接或双面盖板对接；
*((以上的连接板多采用楔形搭接和阶梯形搭接胜（&）胶层载荷形式
胶接结构中胶层一般承受四种基本形式的载荷。其中，以胶层承受剪切时，强度最大。因此，在设计胶接连接结构时，要使胶接面（胶层）尽可能与载荷方向平行，以使胶层承受剪切载荷，发挥胶层最大承载能力。
（+）单搭接胶接连接破坏模式
在面内拉伸载荷作用下，有三种基本形式：胶层剪切破坏；胶层剥离破坏；胶接连接区外连接件拉伸（或拉弯）破坏。此外，还会发生混合破坏。具体破坏模式与胶粘剂、胶接面处理、胶接连接区几何参数有关。
（)）层合板胶接连接形式与连接强度层合板胶接连接是胶接结构中最常采用的连接形式。层合板连接件厚度是层板胶接连接形式选择的主要因素。
二、胶粘剂选择
（"）结构胶粘剂
胶粘剂按其剪切应力一应变特性（—"曲线）可分为韧性胶粘剂和脆性胶粘剂，
韧性胶粘剂剪切强度虽低于脆性胶粘剂，但其 —"曲线下的面积很大，可吸收大量剪切变形能，同时极限应变大，有利于减缓胶接应力集中，均化胶层剪应力。因此，韧性胶粘剂比脆性胶粘剂具有更好的疲劳、耐久性、使用寿命长。所以，在既定工作温度下，尽量选用韧性胶粘剂。所选的结构胶粘剂还应具有良好的耐湿 ,热、耐环境性能。
（&）胶粘剂选择考虑 胶粘剂的使用温度应与胶接件的（最高）使用温度相适应。高温工作条件下，胶粘剂的热膨胀系数应与胶接件相近。 胶粘剂应有良好的韧性和耐湿 ,热、耐介质性能。 •)’•
选用固化温度低的胶粘剂。
三、胶接连接设计一般原则
胶接连接设计总的原则是胶接连接面（胶层）不应成为结构载荷传递的最薄弱的环节。由于胶层很薄，一般仅 " "%&’’厚，连接刚度问题不明显，重点是连接强度，并以此建立胶接连接设计一般原则。
"胶接设计应综合考虑结构构形、传递载荷、制造工艺和维修等各项要求，确定胶接连接部位（位置），选择合理的胶接连接形式，以使胶接传递的载荷在胶层主要引起剪切应力；尽可能避免胶层受到法向力作用而在低载荷下破坏，影响整个结构承载能力。
胶接强度应（略）高于或相当于胶接件的强度，而不是低于胶接件的强度。 综合胶接静强度、疲劳、耐久性要求和胶接 "工艺，合理选择胶粘剂和确定胶接几何参数（搭接长度与胶接件厚度之比）。 胶接细节设计必须考虑胶接件泊松比匹配、胶接件端部减小应力集中和剥离应力的修正。
四、胶接连接几何参数选择与细节设计
（）单搭接胶接
单搭接胶接连接固有存在的载荷偏心问题，附加力矩引起剥离应力，从而导致单搭接胶接在低载荷下发生破坏。改善连接层板端部应力状况，减小剥离应力就成为单搭接胶接设计的重点。
加大搭接长度与厚度之比， () *大于 &，是减小剥离应力的主要方法。将连接层合板端部进行刚度均匀变化处理，或施加侧向约束，限制单搭接胶接接头总体转动，则可提高胶接强度，将 +层铺在层合板表层，提高连接层合板弯曲刚度也可提高单搭接胶接强度。
单搭接胶接应力分析，由于附加力矩影响十分复杂，请查阅有关文献。（%）双搭接胶接双搭接胶接的对称性，消除了单搭接胶接存在的载荷偏心问题，胶接强度显著提高。双搭接胶接强度由胶层剪切应力一应变曲线下的面积确定。因此，采用韧性胶粘剂比采用脆性胶粘剂胶接强度高，而且对环境温度变化不敏感。
在进行双搭接胶接强度、应力分析时将胶层非线性剪切应力 ,应变曲线理想化为弹性 ,完全塑性曲线。虽然图示结果胶层端头剪应力不为零（不符合边界条件），但它给出了胶层剪应力分布的合理的近似结果，为胶层重要参数搭接长度 -确定提供
•.&•
了理论基础。胶层在胶接件端部处剪应力最大，出现剪应力集中；沿胶接搭接长度向中间逐渐减小。韧性胶粘剂胶层在胶接件端部剪应力值达到某一数值后形成剪应力平台，且平台的长度随搭接长度增加而增加，达到常值 。双搭接长度对胶接强度的影响，所示。搭接过长 " "意义不大。 "为推荐搭接长度。
双搭接胶接设计推荐的搭接长度 " %&’ ( （约等于 "）。增加 搭接长度的目的在于使胶层剪应力低的区域长度占一定的比例，以利于防止胶层发生蠕变断裂破坏和低寿命疲劳破坏。建议搭接长度与连接板厚度之比 ") *也可取为 +,) -。为削弱搭接端部剥离应力，连接板端部应削尖，尖削比取 -) -,为宜。
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