不同温度下碳纤维复合材料-钢胶接界面黏结性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20250328.006

复合材料科学与工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (3): 39-45.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20250328.006

不同温度下碳纤维复合材料-钢胶接界面黏结性能研究

刘伟¹, 杨继², 袁春辉², 夏旭¹, 张锦光^1*

1.武汉理工大学机电工程学院,武汉 430070;
2.湖北佳恒科技股份有限公司,十堰 442000

收稿日期:2024-02-01 出版日期:2025-03-28 发布日期:2025-04-21
通讯作者: 张锦光(1966—),男,博士,教授,主要从事复合材料零部件设计与制造技术、轻量化设计技术和智能制造技术方面的研究,jgzhang@whut.edu.cn。
作者简介:刘伟(1998—),男,硕士,研究方向为复合材料零部件设计与制造技术。

Study on interface bonding properties of CFRP-steel bonding at different temperatures

LIU Wei¹, YANG Ji², YUAN Chunhui², XIA Xu¹, ZHANG Jinguang^1*

1. School of Mechanical and Electronic Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China;
2. Hubei Jiaheng Technology Co., Ltd., Shiyan 442000, China

Received:2024-02-01 Online:2025-03-28 Published:2025-04-21

摘要/Abstract

摘要： 本文针对RN136N/HN136N双组分胶黏剂研究了钢与碳纤维复合材料胶接连接在10~90 ℃下的力学特性,首先基于内聚力模型对界面力学行为进行了仿真分析,其次开展了不同温度下碳纤维复合材料-钢单搭接样件的拉伸剪切试验,研究了界面的破坏模式和极限承载力等。结果表明:样件的破坏模式与温度具有较大的相关性。样件在30 ℃时的极限承载力最高,其极限承载力与界面黏结刚度随温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势。仿真的极限承载力与试验结果较为吻合。研究还发现在低应力状态下,接头整体应力分布较为均匀,在较高的应力水平下,接头的中部会承受较大的拉伸应力,两侧会承受较大的剪切应力。

关键词: 碳纤维复合材料, 胶接界面, 内聚力单元, 破坏模式, 极限承载力

Abstract: In this paper, the mechanical properties of steel and carbon fiber composite bonded by RN136N/HN136N two-component adhesive at 10~90 ℃ were studied. Firstly, the mechanical behavior of the interface was simulated based on the cohesive force model. Secondly, the tensile shear test of carbon fiber composite and steel single bond sample was carried out at different temperatures. The failure mode and ultimate bearing capacity of the interface were studied. The results show that the failure mode of the sample has a great correlation with the temperature. The ultimate bearing capacity of the sample is the highest at 30 ℃, and the ultimate bearing capacity and interface bond stiffness increase first and then decrease with the increase of temperature. The simulated ultimate bearing capacity is in good agreement with the experimental results. It is also found that the overall stress distribution of the joint is more uniform under low stress conditions. At higher stress levels, the middle of the joint will bear larger tensile stress and the two sides will bear larger shear stress.

Key words: carbon fiber reinforced plastic, bonded interface, cohesive unit, failure mode, ultimate bearing capacity

中图分类号:

TB332

刘伟, 杨继, 袁春辉, 夏旭, 张锦光. 不同温度下碳纤维复合材料-钢胶接界面黏结性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(3): 39-45.

LIU Wei, YANG Ji, YUAN Chunhui, XIA Xu, ZHANG Jinguang. Study on interface bonding properties of CFRP-steel bonding at different temperatures[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2025, 0(3): 39-45.

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Study on interface bonding properties of CFRP-steel bonding at different temperatures

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