机械工程学报

作者：胡春幸, 侯玉亮, 铁瑛, 李成, 毛振刚

单位：郑州大学机械与动力工程学院 郑州 450001

关键词：单搭胶接结构,胶接参数,连接强度,代理模型,优化设计；

基金：国家自然科学基金（U1833116，52005451）和河南省等学校重点科研（20A460003）资助项目。

对于碳纤维增强基复合材料（Carbon fibre-reinforced polymer， CFRP）层合板单搭胶接结构的优化问题，首先利用连续损伤力学模型、三维Hashin准则和内聚力模型研究不同胶接参数对CFRP层压板单搭胶接结构力学性能的影响，其次采用拉丁超立方试验设计方法和响应面法构建了拉伸强度代理模型，最后基于遗传算法和代理模型进行联合优化。结果表明，仿真与试验吻合较好，数值结果与试验结果的误差均低于10%，验证了有限元模型的精确性。随着搭接长度的增大，拉伸强度和层合板层间分层损伤程度逐渐增大，剪切强度和胶层自身剪切失效程度逐渐减小；胶接结构的力学性能及失效形式随着铺层方式的不同而改变。最佳铺层顺序、胶接长度、胶层厚度和搭接宽度分别为[03/903]2s、20 mm、0.060 7 mm和10 mm。与常规单搭胶接结构相比，拉伸强度和剪切强度分别提高了25.92%和25.88%。采用遗传算法对CFRP层合板单搭胶接结构进行优化，对提高单搭接接头的力学性能具有重要意义。

来源：2021年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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