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第1章 绪论1

1.1 胶接技术概述1

1.2 胶接在航空航天承载结构中的应用2

1.3 胶接在汽车承载结构中的应用4

1.4 胶接接头简介10

部分专业术语13

第2章 国内外研究进展述评16

2.1 应力解析模型17

2.1.1 一维杆模型20

2.1.2 一维梁模型21

2.1.3 准二维模型25

2.1.4 二维模型26

2.1.5 非线性模型27

2.2 胶瘤和几种降低应力集中的途径29

2.3 多模量胶接技术和刚度模型30

2.4 胶接有限元单元31

第3章 平衡接头应力的二维线性分析：微分方法34

3.1 引论34

3.2 二维线性分析模型35

3.2.1 平衡方程37

3.2.2 本构方程38

3.2.3 几何方程和位移函数38

3.2.4 控制微分方程组40

3.2.5 边界条件方程42

3.2.6 截面载荷和二维应力、应变的确定42

3.3 搭接区端头载荷和考虑总体平衡关系的弯矩因子44

3.3.1 以往弯矩因子的求解特点44

3.3.2 考虑总体平衡关系的弯矩因子45

3.3.3 弯矩因子kGE的精度评价47

3.3.4 弯矩因子kGE对经典G-R解的改进50

3.4 解析模型验证和结果分析52

3.4.1 与G-R解、TOM解对比及数值验证53

3.4.2 被粘物、胶层截面载荷和二维应力分布58

3.4.3 被粘物和胶层的应变分布61

3.5 本章小结63

第4章 平衡接头应力的二维线性分析：变分方法65

4.1 引论65

4.2 二维线性分析模型66

4.2.1 平衡方程、边界条件和搭接区应力表达式67

4.2.2 基于最小余能原理的变分方法70

4.2.3 截面载荷函数和二维应力的确定74

4.3 解析模型验证和结果分析75

4.3.1 与微分方法获得的二维理论解对比及数值验证76

4.3.2 被粘物和胶层所受的载荷和应力77

4.4 本章小结78

第5章 非平衡接头应力的准二维线性分析80

5.1 引论80

5.2 应力分析模型和简化设计公式80

5.2.1 平衡方程81

5.2.2 本构方程、几何方程和位移函数82

5.2.3 控制微分方程组84

5.2.4 边界条件方程86

5.2.5 待定系数的确定87

5.2.6 胶层应力的简化设计公式88

5.2.7 截面载荷和应力、应变的确定89

5.3 搭接区端头载荷的确定90

5.4 解析模型验证和结果分析93

5.4.1 与B-C解对比及数值验证93

5.4.2 被粘物、胶层截面载荷和应力分布95

5.4.3 被粘物应变分布98

5.4.4 主要参数的影响分析98

5.5 本章小结100

第6章 非平衡接头应力的几何非线性分析102

6.1 引论102

6.2 全耦合的非线性控制微分方程组103

6.3 搭接区端头载荷的确定108

6.3.1 非平衡接头的弯矩因子公式109

6.3.2 弯矩因子的精度评价110

6.4 解析模型验证和结果分析112

6.4.1 模型验证和结果分析112

6.4.2 几何非线性效应113

6.5 本章小结114

第7章 平衡接头应力的几何非线性和材料非线性分析116

7.1 引论116

7.2 考虑几何非线性效应的线性硬化弹塑性胶层应力分析117

7.2.1 平衡方程和边界条件118

7.2.2 胶层变形协调方程118

7.2.3 考虑弹塑性胶层情况下的本构方程120

7.2.4 全耦合的非线性控制微分方程组121

7.2.5 弹塑性胶层应力的解析表达式124

7.3 考虑非线性胶层材料本构关系的应力分析128

7.3.1 用被粘物载荷表示的接头应力表达式129

7.3.2 非线性胶层材料本构关系的数学描述132

7.3.3 基于最小余能原理的耦合控制微分方程组133

7.4 非线性解析模型验证和结果分析136

7.4.1 考虑几何非线性效应的弹塑性胶层应力结果137

7.4.2 考虑非线性胶层材料本构关系的应力结果137

7.5 本章小结141

第8章 多模量胶接接头应力的一维线性分析142

8.1 引论142

8.2 基于TOM解的多模量剪切模型——第二解析法144

8.2.1 基本假设144

8.2.2 多模量胶层的一维线性分析模型144

8.2.3 边界条件方程148

8.3 基于A-P解的多模量剪切模型——第一解析法149

8.4 多模量胶接接头应力的弯曲模型153

8.4.1 基本假设153

8.4.2 多模量胶层的一维线性分析模型153

8.5 解析模型验证和结果分析160

8.5.1 数值验证160

8.5.2 第一解析法和第二解析法的精度比较163

8.5.3 多模量胶层峰值应力的关键参数分析164

8.6 本章小结166

第9章 多模量胶接接头刚度的解析和实验分析168

9.1 引论168

9.2 一维线性分析模型169

9.2.1 基本假设169

9.2.2 刚度解析模型的建立169

9.2.3 接头变形和拉伸刚度公式171

9.3 与Owens解析解及其实验结果比较175

9.4 解析模型数值验证和结果分析176

9.4.1 数值验证176

9.4.2 主要参数的影响分析177

9.5 单搭接胶接接头的拉剪实验178

9.5.1 试件准备179

9.5.2 拉剪实验181

9.5.3 实验结果分析182

9.6 本章小结187

第10章 位移解析解在三种胶接接头单元中的结合与使用189

10.1 引论189

10.2 适于对称T形胶接接头的位移理论191

10.2.1 平衡方程192

10.2.2 胶层位移函数和几何方程193

10.2.3 本构方程193

10.2.4 关于被粘物位移函数的控制微分方程组194

10.2.5 待定系数的确定196

10.3 适于三种非对称胶接接头的位移理论197

10.3.1 平衡方程和边界条件198

10.3.2 胶层变形协调方程和本构方程200

10.3.3 关于被粘物位移函数的控制微分方程组200

10.3.4 求解胶层应力的边界条件202

10.4 三种胶接接头简化有限元单元及其刚度矩阵204

10.4.1 简化T形接头单元204

10.4.2 简化L形接头单元205

10.4.3 简化单搭接接头单元206

10.4.4 单元刚度矩阵元素定义法207

10.5 特定的位移边界条件208

10.5.1 简化对称T形接头单元208

10.5.2 简化非对称T形接头单元209

10.5.3 简化非对称L形接头单元210

10.5.4 简化非对称单搭接接头单元211

10.6 胶接接头单元验证和结果分析212

10.6.1 三种非对称胶接接头单元212

10.6.2 与基于两种位移解析解的对称T形接头单元的比较216

10.7 与基于标准单元库的简化有限元模型的比较219

10.8 本章小结222

附录A1 考虑胶层厚度的G-R解弯矩因子224

附录A2 二维线性分析模型中的系数和符号226

附录A3 一维非线性分析模型中的系数231

附录A4 多模量胶接接头应力的拉伸模型236

附录A5 多模量胶接接头应力解析解系数及特例238

A5.1 具有七段胶接区的双模量胶接接头应力分析238

A5.2 多模量弯曲模型解析解特例：单模量胶接接头240

A5.3 多模量弯曲模型解析解中的系数240

参考文献242