CFRP/Al胶接接头形貌特征对连接性能影响

陈潇凯, 符东, 孙凌玉， 李孟强

(1.北京理工大学 机械与车辆学院,北京 100081； 2. 北京航空航天大学 交通科学与工程学院，北京 100191； 3. 北京新能源汽车股份有限公司，北京 100176)

汽车轻量化涉及材料、结构和工艺，在汽车结构设计中使用碳纤维复合材料与铝合金材料是实现汽车轻量化的有效途径，而在进行车身多材料设计的过程中会涉及到异种材料的连接问题. 螺栓连接或铆接等机械连接会增加结构重量，而胶接有更合适的强度重量比、设计灵活性、损伤性能和抗疲劳性能. 影响胶接接头力学性能的途径较多，例如胶接接头粘接过程、表面处理、材料参数、几何尺寸等. Corbett等[1]采用有限元法研究了具有自锁结构单搭接接头，获取较好的单搭接连接性能. Elena等[2]通过有限元法对不同接头配置(端部凹陷、胶层倒角、CFRP倒角)复合材料单搭接接头进行分析. Revanth Bodepudi等[3]采用试验方法研究了弯曲结构接头剪切强度受板材弯曲角度和搭接长度的影响规律. 陈涛等[4]采用有限元法和试验分析钢-铝单搭接胶接接头的连接效率受母材屈服强度和接头搭接长度、搭接宽度和胶层厚度的影响规律，表明实际应用过程中应选用材料性能相近的材料进行连接.

在汽车车身异质材料连接时表现出接头刚度不平衡特性，而以往文献研究主要集中在平衡刚度接头. 文中选取不平衡刚度CFRP/Al单搭接接头开展搭接区结构设计，研究不同形貌特性(弧形凹槽和矩形凹槽结构)对接头失效……