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随着胶黏剂在工业生产中的广泛应用,粘接结构服役过程中的断裂现象开始受到关注和研究。粘接结构断裂事故往往是在低于材料强度的情况下发生的,主要原因是粘接层中含缺陷或裂纹。本文拟对双悬臂梁(DCB)粘接层含缺陷和裂纹的结构的断裂行为进行实验和理论模拟研究。第一,通过双悬臂梁粘接结构的进行断裂实验,分析粘接结构的断裂破坏特性。粘接结构的断裂失效是纯脆断形式,粘接结构一旦发生开裂失效,整体便会迅速开裂破坏,拉力也会突降接近于0,且开裂后的粘接界面通常是其中一个界面比较光滑,另一个界面上被附着较完整的胶粘接层。由经典梁理论可计算双悬臂梁粘接结构的粘接层材料断裂韧性平均值为GC=0.2536N·mm-1,可以作为扩展有限元方法模型中粘接层材料参数选取的参考值,从能量角度推导了计算粘接界面断裂韧性的修正公式,用于内聚力界面模型计算的理论验证。第二,利用ABAQUS软件平台建立了双悬臂梁粘接结构的内聚力界面模型。该模型仅仅考虑粘接界面的强度,对粘接层部分的强度不予考虑,更加方便地模拟计算粘接结构的I型断裂失效情况。我们分别从两个方面考虑,一是不同粘接界面强度,二是不同加载位移速度。模拟结果表明,加载位移速度的变化对粘接结构强度的影响微弱,粘接界面强度严重影响粘接结构的强度。模拟计算结果与实验结果比较吻合,说明内聚力界面模型计算粘接结构强度是可靠的。第三,粘接层应用扩展有限元模型模拟,界面的粘接行为则使用内聚力界面模型模拟,对双臂梁进行了断裂数值分析,考虑了粘接层缺陷形状、缺陷位置以及局部弱粘接界面对粘接结构中裂纹扩展及结构强度的影响。模拟结果显示,粘接层缺陷形状对裂纹扩展路径的走向有一定的影响。圆形缺陷的存在使得裂纹尖端扩展至缺陷附近时发生转折;方形缺陷与无缺陷模型的断裂失效情况一样。粘接层缺陷位置对粘接结构的裂纹扩展情况及强度有很大的影响。局部弱粘接界面的存在对裂纹扩展的影响甚微,然对粘接结构的强度影响符合预定模型,拉力-位移曲线相应地出现波动。