【摘 要】
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粘结结合是一种用途非常广泛的结合技术,具有工艺简单、抗疲劳和质量轻等优点,相对于传统的铆接、螺栓紧固以及焊接技术,其结合界面更加“规整”,应力集中程度较低,产生的残余应力较小。近年来粘结结合技术已被应用到航空航天、汽车制造以及土木工程等领域。例如在土木工程中,常通过在混凝土梁或板材表面粘贴纤维加强塑性复合材料(FRP)的方式对结构抗拉特性进行加强。但常常由于粘结层边缘常常出现应力集中,使得结构过早
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粘结结合是一种用途非常广泛的结合技术,具有工艺简单、抗疲劳和质量轻等优点,相对于传统的铆接、螺栓紧固以及焊接技术,其结合界面更加“规整”,应力集中程度较低,产生的残余应力较小。近年来粘结结合技术已被应用到航空航天、汽车制造以及土木工程等领域。例如在土木工程中,常通过在混凝土梁或板材表面粘贴纤维加强塑性复合材料(FRP)的方式对结构抗拉特性进行加强。但常常由于粘结层边缘常常出现应力集中,使得结构过早的发生剥离破坏。 针对双材料梁界面应力场问题,现有理论常常将粘结层等效为弹簧或简化梁,而没有深入研究粘结层内的实际弹性变形,因而不满足考虑泊松效应的胡克定律,一些模型中粘结层也不满足位移协调条件,甚至一些模型直接假设粘结层厚度很小而忽略粘结层内的弯矩。为了弥补这些模型的不足,本文提出了一个改进的界面力学模型。在改进模型中,粘结层被看作2-D弹性连续体,其中弹性胡克定律、平衡方程以及位移协调条件被完全满足。当前模型中的本构方程中包含泊松比,并通过参数研究证明泊松比对粘结层厚度方向切应力的分布有着重要影响。当前改进模型还补充了对粘结层内弯矩的考虑,从而真正意义上满足所有内力和力矩边界条件。文中利用这一改进模型,对单边搭接接头结构和CFRP加强混凝土简支梁结构进行求解,并将结果与两参数弹性地基模型、三参数弹性地基模型以及有限元(FEA)结果进行了对比,比对结果也验证了当前模型应力分布结果的合理性与精确性,同时也体现了改进模型的优势。并且本文中提出的改进模型计算结果以闭合解析解形式呈现,这无疑方便了工程中的实际应用。因此,可以将其作为分析双材料梁界面应力分布以及剥离破坏问题的有效工具。
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