基于内聚力模型的CFRP层合板胶接结构力学行为研究

摘要

面对船舶轻量化的发展需求,碳纤维增强复合材料和胶接技术受到了船舶行业的广泛关注。CFRP层合板胶接结构是融合碳纤维增强复合材料和胶接技术的一种典型结构形式,其力学行为与船体结构的安全性密切相关。采用力学实验和有限元仿真相结合的方法,通过建立复合材料胶接结构的几何模型、理论模型和有限元模型,研究了CFRP层合板胶接结构的极限承载能力和损伤失效行为。结果表明:基于内聚力模型的数值模拟结果与力学实验的吻合度较高,能够有效区分线性段和非线性段;复合材料结构的胶接区域是CFRP层合板单搭接结构的薄弱环节;CFRP层合板胶接结构的损伤破坏形式较多,在胶接区同时存在被粘物损伤、胶层失效和界面失效;本文工作为复杂形式的FRP胶接结构的力学特性研究提供了一种参考。