[发明专利]一种基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法

权利要求书

1.一种基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，包括：

步骤1：对不同拉剪比的粘接接头进行准静态拉伸试验，获得不同拉剪比的粘接接头的初始失效载荷与初始失效区域；

步骤2：建立与试验尺寸相同的不同拉剪比的粘接接头的有限元模型，将所述初始失效载荷施加到有限元模型中与所述初始失效区域对应的位置，获得初始失效点以及初始失效应力；

其中，所述初始失效应力包括三个正应力分量σ_x、σ_y、σ_z和三个剪应力分量τ_xy、τ_yz、τ_xz；

步骤3：获取不同拉剪比的粘接接头在复杂应力状态下的等效应力：

式中，σ_eq为等效应力，σ_m为应力球张量；

步骤4：建立需进行断裂失效分析的粘接接头的有限元模型，并施加单向应力，当应力大于或等于最大等效应力时，粘接接头的胶层开始失效，确定失效单元，并且所述失效单元被删除，记录对应失效应力。

2.如权利要求1所述的基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述复杂应力状态下的等效应力获取包括：

根据初始失效应力的三个正应力分量σ_x、σ_y、σ_z和三个剪应力分量τ_xy、τ_yz、τ_xz和应力球张量σ_m，获得偏应力的第二不变量和第三应力不变量

获得等效应力为：

式中，k为等效系数。

3.如权利要求2所述的基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，所述等效系数

4.如权利要求2或3所述的基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，在复杂应力状态下，通过线性组合法获得等效应力。

5.如权利要求1所述的基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，在所述步骤2中，建立有限元模型的胶层和胶粘基材采用实体单元C3D8R，其中，C为实体单元，3D为三维，8为所述实体单元具有的节点数目，R为所述实体单元是缩减积分单元。

6.如权利要求1所述的基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，在所述步骤1中，还包括初始失效区域的位置判断：

观察胶层内部裂纹与外部裂纹产生的先后顺序，并进行胶层裂纹产生位置验证试验，当胶层外部产生明显裂纹后停止拉伸并迅速卸除拉伸载荷，拍摄裂纹发展过程获得失效位置，同步记录胶层变形情况与裂纹发展的对应关系。

7.如权利要求1所述的基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，在步骤1中，通过对粘接接头胶层应力进行受力分析，并根据受力情况设计制备不同拉剪比的粘接接头。

8.如权利要求1所述的基于统一应力准则的粘接结构断裂失效分析方法，其特征在于，所述不同拉剪比的粘接接头的制备包括：

采用80#～90#的砂纸沿两个固定方向交叉打磨铝合金胶粘基材；

采用丙酮对铝合金胶粘基材沿着固定方向擦拭干净并晾置10～12min；

对胶粘表面擦拭预处理剂并晾置10～12min；

将胶粘剂涂在胶粘面上，并对接头进行胶粘；

在试验环境下固化4～5周。