Theoretical and test analysis of the influence of adhesive structure parameters on connection failure performance

QIU Mingjun; WANG Tao; JI Jiang; JIA Yiming; WANG Chen; HONG Jun; WANG Shechang; LIN Qiyin

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.009

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Theoretical and test analysis of the influence of adhesive structure parameters on connection failure performance

更新时间：2025-09-22

- Theoretical and test analysis of the influence of adhesive structure parameters on connection failure performance
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 9, Pages: 102-112(2025)
- 作者机构：
  
  1.西安交通大学机械工程学院现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，西安 710049
  2.中国重型机械研究院股份公司金属成形技术与重型装备全国重点实验室，西安 710018
- 作者简介：
  
  LIN Qiyin, E-mail: linqiyin@xjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U24B6006;52335011;52222508)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.009
  CLC：
- Received：24 April 2025，
  
  Revised：2025-05-23，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
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丘铭军，王涛，计江，等. 胶粘结构参数对连接失效性能影响的理论与试验分析［J］. 机械强度，2025，47（9）：102-112.

QIU Mingjun，WANG Tao，JI Jiang，et al. Theoretical and test analysis of the influence of adhesive structure parameters on connection failure performance［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：102-112.
丘铭军，王涛，计江，等. 胶粘结构参数对连接失效性能影响的理论与试验分析［J］. 机械强度，2025，47（9）：102-112. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.009.

QIU Mingjun，WANG Tao，JI Jiang，et al. Theoretical and test analysis of the influence of adhesive structure parameters on connection failure performance［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（9）：102-112. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.09.009.

摘要

为提高重型机械和航空航天装备粘接结构装配连接性能，构建了基于内聚力单元的胶粘结构连接失效破坏数值分析模型。分析了结构拉剪破坏过程中不同载荷时刻下胶层剪切应力分布的演变规律，研究了不同结构参数下极限失效载荷与结构刚度的变化规律，并开展了拉伸剪切破坏试验。结果表明，不同载荷时刻下胶层剪切应力分布从刚开始的U形逐渐变为M形，最后过渡为近似倒U形；增加胶层长度或宽度，极限失效载荷及结构刚度均会随之增大；随着胶层厚度或基底厚度的增加，极限失效载荷变化幅度较小；结构刚度则大致随着胶层厚度的增加而减小，随着基底厚度的增加而增大。

Abstract

To enhance the assembly connection performance of adhesive structures in heavy machinery and aerospace equipment

a numerical analysis model based on the cohesive force element was developed to investigate the failure behavior of adhesive joints. The evolution of shear stress distribution in the adhesive layer during the tensile-shear failure process under different loading stages was analyzed. The variations in ultimate failure load and structural stiffness with different adhesive joint parameters were systematically studied

and tensile-shear failure tests were conducted. The results indicate that the shear stress distribution in the adhesive layer transitions from an initial U-shaped profile to an M-shaped and finally evolves into an approximately inverted U-shaped pattern as the load increases. Increasing the length or width of the adhesive layer significantly improves both the ultimate failure load and overall structural stiffness. However

increasing the adhesive layer thickness or substrate thickness exhibits a minor effect on the ultimate failure load. Notably

the structural stiffness decreases with increasing adhesive thickness but increases with higher substrate thickness.

关键词

Keywords

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