1.1 研究意义

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观(微观)上组成的具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料以满足各种不同的要求。复合材料的基体材料主要分金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、陶瓷、等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、金属丝和硬质细粒等。复合材料具有比强度高、比刚度高、密度小、热膨胀系数小以及尺寸稳定性好等特点，但复合材料属脆性材料且各向异性，其加工、连接部位的设计及强度分析都要比金属材料复杂。目前，复合材料的连接方法主要有：传统机械连接、胶接连接、缝合连接、混合连接等。

胶接是指一种用粘合剂实现连接的方法。胶接是借助胶粘剂将需要连接的零件连接成不可拆卸的整体，是一种方便快捷的连接技术，已广泛应用于复合材料的连接。连接形式多样，包括平面形搭接、正交连接等。胶接连接分为共固化、共胶接和二次胶接3类。胶接一般指的是二次胶接或者共胶接。与其它连接形式相比，胶接具有如下优点：首先，胶接采用的粘合剂密度较小，能有效地降低连接件的重量，满足构件的轻质要求。其次，胶接不需要在构件预留孔洞，避免构件在使用过程中由于应力集中产生破坏，延长构件使用寿命。最后，胶接在工艺上更加容易实现，现代粘合剂的发展提高了粘结强度，能够满足各种构件的强度要求。基于上述的优点，胶接形式的金属薄板在汽车工业，建筑业以及航空航天领域具有广泛的应用，近年来逐渐成为研究的热点。

1.2．课题研究的国内外发展历程及现状

随着汽车轻量化、航空及军工材料多元化放入发展趋势，传统金属材料已不能满足使用需求，复合材料的快速发展使得材料运用更加完善，但无论何种场合、使用何种材料，材料连接技术一直广受关注。在许多行业中，为提高结构效率，对结构的整体性有很高的要求，复合材料有提高结构整体性的优越条件，但尚存的连接处却需传递更大的载荷，连接技术就显得更加突出和关键。机械连接一般预开孔，开孔方式不同，孔边应力集中程度也会不同，连接强度就有差别。机械连接优点很多，连接可靠，技术成熟，但如何提高其连接效率和强度依然存在很大研究空间。KIM[1]对复合材料单搭接胶接的共固化和二次胶接进行了试验研究，从表面粗糙度、胶层厚度等因素对共固化用胶、共固化不用胶、二次胶接连接性能进行了比较。胶接连接实用简单，但存在一些明显缺陷，连接性能易受环境影响，连接质量难控制，胶层厚度是一个主要因素，袁辉 [2]采用试验、数值模拟、理论分析结合的方法研究胶接接头承载力与胶层厚度的关系，认为胶层厚度不与连接强度成比例，并提出接头防剥离的控制技术。陈煊[3]为了探讨单搭接胶接接头结构的破坏机理,采用Hopkinson拉杆实验技术,研究了板厚、温度和速度(试样端部的最大速度)对单搭接胶接接头强度的影响。惠嘉[4]以 Von Mises 屈服准则为胶层失效判据及基于应力分布的三维 Hashin 失效准则为复合材料层合板失效判据，采用材料刚度退化的方法，在 ANSYS 中建立了考虑复合材料层合板和胶层失效的复合材料胶接强度分析模型；利用该模型对复合材料胶接强度进行了准确预测。随着RTM（树脂传递模塑成型）、RFI（树脂膜渗法）、VARI（真空辅助成型）、三维编织和三维机织等整体化新技术的出现，使被连接构件的数量大大减少，而胶接有零件数目少、结构轻、连接效率高、抗疲劳的突出性能，在复合材料连接中应用越来越多。

3．胶接接头的破坏模式及原因分析

胶接接头的破坏形式：胶接剂的内聚破坏，被黏物的内聚破坏，黏附破坏，混合破坏。界面是胶接材料的重要的组成部分，界面通过影响应力的传递来影响胶接材料的强度；通过控制胶接材料的损伤累积过程，进而影响胶接材料的断裂韧度；还严重影响到胶接材料的介质稳定性及使用寿命。在外载荷作用下,界面处极易出现脱粘,脱粘处又将继续发展成为裂纹源，产生萌生裂纹和失稳扩展,通过界面和裂纹的相互影响，使得胶接材料中的断裂力学行为变得非常复杂。因此,胶接材料的界面是影响材料性质的重要因素，在外载荷作用下的分层破坏是其主要的破坏模式之一，故研究其界面裂纹问题有重要意义，也得到国内外许多学者的关注和探讨。

夹芯结构的力学性能取决于3个因素:面板结构、芯子结构以及面芯结合