船舶力学

Derakane 411固态树脂	45^#钢
拉伸强度/MPa	83	弹性模量/GPa	210
拉伸模量/GPa	2.9	泊松比	0.275
弯曲强度/MPa	148	密度/（kg·m⁻³）	7900
弯曲模量/GPa	3.4	极限强度/MPa	600
冲击强度/（kJ·m⁻²）	19	屈服应力/MPa	355

Derakane 411固态树脂	45^#钢
拉伸强度/MPa	83	弹性模量/GPa	210
拉伸模量/GPa	2.9	泊松比	0.275
弯曲强度/MPa	148	密度/（kg·m⁻³）	7900
弯曲模量/GPa	3.4	极限强度/MPa	600
冲击强度/（kJ·m⁻²）	19	屈服应力/MPa	355

弹性模量/GPa	泊松比
E₁₁	E₂₂	E₃₃	G₁₂	G₁₃	G₂₃	ν₁₂	ν₁₃	ν₂₃
20	6.545	6.545	3.545	3.545	1.52	0.3	0.3	0.45
材料强度/MPa	X_t	X_c	Y_t	Y_c	Z_t	Z_c	S₁₂	S₁₃	S₂₃
560	450	10.42	106	10.42	106	13.7	13.7	6

弹性模量/GPa	泊松比
E₁₁	E₂₂	E₃₃	G₁₂	G₁₃	G₂₃	ν₁₂	ν₁₃	ν₂₃
20	6.545	6.545	3.545	3.545	1.52	0.3	0.3	0.45
材料强度/MPa	X_t	X_c	Y_t	Y_c	Z_t	Z_c	S₁₂	S₁₃	S₂₃
560	450	10.42	106	10.42	106	13.7	13.7	6

初始刚度/（MPa·mm⁻¹）	层间强度/MPa	断裂韧性/（J·mm⁻²）
K_n	K_t	N	T	G_IC	G_IIC
1822.13	4211.66	2.05	26.53	0.085	2.65

初始刚度/（MPa·mm⁻¹）	层间强度/MPa	断裂韧性/（J·mm⁻²）
K_n	K_t	N	T	G_IC	G_IIC
1822.13	4211.66	2.05	26.53	0.085	2.65

胶接长度/mm	极限载荷	压缩位移
40.00	2166.25	2310.2	6.65%	6.95	6.47	6.91%
55.00	2075.22	2261.32	8.97%	6.41	5.59	12.79%
70.00	2071.91	2208.36	6.59%	6.42	6.2	3.43%

胶接长度/mm	极限载荷	压缩位移
40.00	2166.25	2310.2	6.65%	6.95	6.47	6.91%
55.00	2075.22	2261.32	8.97%	6.41	5.59	12.79%
70.00	2071.91	2208.36	6.59%	6.42	6.2	3.43%

胶接长度/mm	极限载荷	压缩位移
85.00	2050.47	2234.21	8.96%	7.35	6.96	5.31%
100.00	2615.07	2680.36	2.50%	11.56	11.05	4.41%
115.00	2422.13	2550.25	5.29%	16.57	15.11	8.81%

胶接长度/mm	极限载荷	压缩位移
85.00	2050.47	2234.21	8.96%	7.35	6.96	5.31%
100.00	2615.07	2680.36	2.50%	11.56	11.05	4.41%
115.00	2422.13	2550.25	5.29%	16.57	15.11	8.81%

压缩载荷作用下的钢/复合材料L型混合结构的失效模式转换

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康振航 , 俞同强 , 刘昆

船舶力学 | 结构力学 2025,29(9): 1464-1474

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船舶力学 | 结构力学 2025, 29(9): 1464-1474

压缩载荷作用下的钢/复合材料L型混合结构的失效模式转换

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康振航, 俞同强, 刘昆

作者信息

江苏科技大学　船舶与海洋工程学院，江苏　镇江　212100

康振航（1993-），男，博士，讲师，E-mail：202200000127@just.edu.com

刘昆（1984-），男，博士，教授，通讯作者，E-mail：kunliu@just.edu.cn。

通讯作者:

通讯作者，E-mail：kunliu@just.edu.cn

Failure mode shift of steel/composite L-shaped hybrid structure under compressive load

Zhen-hang KANG, Tong-qiang YU, Kun LIU

Affiliations

School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212100, China

出版时间: 2025-09-20 doi: 10.3969/j.issn.1007-7294.2025.09.012

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摘要

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在船舶结构中，钢-玻璃纤维增强树脂复合材料（glass fiber reinforced polymer，GFRP）L型接头和类似部件较为常见。本文设计了带有±45°凹槽结构的钢/GFRP L型接头，通过钢/GFRP L型接头的压缩实验，研究了胶接长度等参数对L型接头性能的影响。在钢/GFRP L型接头的数值分析中，考虑±45°凹槽结构胶接界面结构的复杂性和多界面、多尺度的问题，采用刚度等效法，将凹槽结构等效为零厚度的内聚力单元层。通过压缩实验与仿真对比，详细分析了L型接头的失效模式与压缩载荷、压缩位移的关系，并得出当胶接长度为100 mm时，钢/GFRP L型接头具有更好的抗压性能。

关键词

钢/GFRP混合结构 / 凹槽形貌 / 界面增强 / 等效模型 / L型接头

Abstract

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Steel/GFRP L-shaped joint and similar components are common in ship manufacture. In this paper, a steel/GFRP L-joint with ±45° groove structure was designed, and the effect of parameters such as glueing length on the performance of the L-joint was investigated through the compression experiments of steel/GFRP L-joints. In the numerical analysis of the steel/GFRP L-joint, the complexity of the ±45° groove structure glueing interface structure and the multi-interface and multi-scale were considered, and the stiffness equivalence method was used to equate the groove structure to a cohesive unit layer of 0 thickness. The failure modes of the L-joint were analyzed in detail concerning the compressive load and displacement by comparing the compression experimental results with the simulation, and the steel/GFRP L-joint exhibits better compressive performance when the bonding length is 100 mm.

Key words

steel/GFRP hybrid structure / groove morphology / interface enhancement / equivalent model / L-joint

引用本文

康振航, 俞同强, 刘昆. 压缩载荷作用下的钢/复合材料L型混合结构的失效模式转换. 船舶力学, 2025 , 29 (9) : 1464 -1474 . DOI: 10.3969/j.issn.1007-7294.2025.09.012

Zhen-hang KANG, Tong-qiang YU, Kun LIU. Failure mode shift of steel/composite L-shaped hybrid structure under compressive load[J]. Journal of Ship Mechanics, 2025 , 29 (9) : 1464 -1474 . DOI: 10.3969/j.issn.1007-7294.2025.09.012

正文

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0　引言

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纤维增强复合材料（glass fiber reinforced polymer，GFRP）以其在强度/重量比、设计灵活性和电磁抗性方面的突出性能被广泛应用于现代船舶^[1-4]。在船舶结构中，L型钢/GFRP混合结构和类似部件非常常见，在围壁和甲板的交汇处很容易找到^[5]。许多学者对上层建筑的结构连接强度进行了研究，L型接头作为大型船舶混合结构的基本构件之一，学者们重点关注的是对其承载能力和失效模式的研究^[6-9]。

Qin等^[10]研究了受拉载荷作用下混合船体L型结构失效模式的转变，分别加工了过渡区域半径（R）为45 mm、90 mm和180 mm的L型接头，并对其进行极限拉伸实验，结果表明不同L型接头之间的损坏过程和失效模式存在显著差异。Shen等^[11]采用实验方法研究了全尺寸L型船舶结构的极限强度和疲劳性能，在静态强度研究的基础上，通过一系列疲劳实验，分析了在不同载荷幅值下的疲劳寿命和失效模式。Li等^[5]提出了一种新型的L型结构，并通过实验和有限元方法对结构的承载能力和失效模式进行了分析，结果表明该L型结构的失效模式主要是增强件的纤维破坏和夹心泡沫的碎裂。Zeng等^[13]研究了复合材料夹层L型结构在弯曲作用下的失效预测，建立了数值模型来预测接头的承载能力，并通过实验验证了所提出的经验公式的可行性。本文依据前期的不同凹槽形貌接头性能研究，确定了带有±45°凹槽结构的钢/GFRP接头的性能较好，因此提出一种带有±45°凹槽结构L型钢/GFRP混合结构。

本文的目的是通过L型钢/GFRP混合结构的压缩实验，研究胶接长度对L型接头性能的影响。在这项研究中，提出一种带有±45°凹槽结构的L型钢/GFRP混合结构，研究不同胶接长度的L型接头在压缩载荷下的失效模式演变。在L型钢/GFRP混合结构的数值分析中，由于±45°凹槽结构胶接界面结构的复杂性和多界面、多尺度的问题，本文采用刚度等效法，将凹槽结构等效为零厚度的内聚力单元层，便于数值分析，并采用代表性体积单元（representative volume element，RVE）模型计算等效内聚力单元的参数。

1　钢/GFRP材料L型接头的设计与实验

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本文设计了所需的钢/GFRP材料L型接头，图1为该L型接头组件的拆解示意图。在钢构件的胶接区域构建了±45°凹槽结构图案，采用VARI工艺制作L型接头，胶层树脂在钢构件凹槽内固化，并将钢构件与GFRP构件胶接在一起。树脂胶层部分（图1中黄色区域）固化在钢构件凹槽内，形成一体的网格结构，产生互锁效应，增强了GFRP与钢的连接强度。设计的L型接头夹角为直角，其中一边的GFRP构件长度为150 mm，厚度为12 mm。

在之前的研究中已经确定±45°凹槽结构的参数，槽深和槽宽分别是0.75 mm和1.414 mm，钢连接件的具体结构如图2所示，凹槽的横截面形状为矩形，相邻凹槽之间的距离为8.00 mm。

为探究胶接长度对钢/GFRP L型接头的影响，制作了7种不同胶接长度的L型钢构件，如图3所示，其胶接区域长度分别为25.00 mm、40.00 mm、55.00 mm、70.00 mm、85.00 mm、100.00 mm和115.00 mm。

本文中钢/GFRP L型接头试件采用真空辅助成型工艺（vacuum assisted resin infusion，VARI）工艺制成，如图4所示。使用VARI工艺成型时，分别制作L型接头两侧的钢/GFRP结构，并在钢部件处粘贴密封胶，防止真空袋内树脂流入未参与固化的钢板凹槽内。玻璃纤维布与±45°凹槽钢板的铺设顺序按照L型接头的设计方案进行铺设。

每种参数尺寸的L型接头有3个试件，成品示意图如图5所示（以胶接长度115 mm的L型接头为例）。从图5可以看出，GFRP构件由两层3.00 mm和三层2.00 mm的GFRP板组成，玻璃纤维布由单层单向纤维组成，采用0°和90°对称铺层，厚度为0.25 mm，面密度为400 g/m²，钢构件采用的是45^#钢^[14-15]。

为研究所设计的钢/GFRP L型接头的力学性能，设计了L型接头的压缩实验，实验装置及试件的夹持方法如图6所示。在实验过程中，L型接头的两端由预制钢夹具固定，施加的负载通过执行器的位移来控制，执行器的速度设置为2.5 mm/min。

2　数值分析

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2.1　钢/GFRP L型接头的等效界面模型

本文采用直接等效法将复杂凹槽结构等效为零厚度的内聚单元层。采用材料力学方法或弹性力学方法直接求解各构件的应力应变，然后对宏观等效应力求平均值^[16]。直接等效法主要适用于求解结构简单的材料的等效刚度。在本研究中，直接等效法用于等效刚度估计与计算。

本文对钢/GFRP L型接头的压缩实验进行数值分析，并建立等比例的数值模型，加载条件与实验条件相同，如图7所示。图7为钢/GFRP L型接头模型的网格以及加载条件。钢/GFRP L型接头模型由钢部件（图7（a））、GFRP部件（图7（b）、（c））和界面内聚单元层（图7（d）、（e）、（f））组成。钢部件和GFRP部件被划分为24 675个单元，单元类型为C3D8R。钢部件（图7（a））由2层厚度为3.00 mm的钢构件凹槽板和一个厚度为8.00 mm的90°拐角组成。GFRP部件由3层2.00 mm的GFRP板（图7（c））和2层3.00 mm的GFRP板（图7（b））组成。界面内聚单元层主要由三种不同的内聚层组成，分别为钢板平面与GFRP之间界面内聚层（图7（d））、等效的零厚度内聚单元层（图7（e））和GFRP的界面内聚单元层（图7（f））。内聚力单元采用COH3D8单元格式，考虑到分析时间和收敛性问题，采用双线性本构模型的牵引-分离定律（traction-separation law，TSL）^[17-19]。固态树脂、45^#钢和GFRP的材料参数如表1、表2所示。

2.2　GFRP失效准则

基于3D Hashin失效准则建立了GFRP连续损伤力学本构模型，并编写了矢量化用户材料（vectorized user-material，VUMAT）子程序，模拟钢-GFRP接头中GFRP的失效过程，3D Hashin应力失效准则的表达式^[20]如式（1）~（6）所示。

纤维拉伸失效（σ₁₁⩾0）：

(1)

纤维压缩失效（σ₁₁ < 0）：

(2)

基体拉伸失效（σ₂₂ + σ₃₃⩾0）：

(3)

基体压缩失效（σ₂₂ + σ₃₃ < 0）：

(4)

拉伸分层失效（σ₃₃⩾0）：

(5)

压缩分层失效（σ₃₃ < 0）：

(6)

式中，σ₁₁、σ₂₂、σ₃₃、τ₁₂、τ₁₃和τ₂₃是复合材料主方向应力，其中，1代表纤维方向，2代表垂直于纤维方向，3代表垂直于1、2平面；X_t、Y_t和Z_t是复合材料主方向的拉伸强度，X_c、Y_c和Z_c是复合材料主方向的压缩强度，S₁₃、S₂₃和S₁₂是复合材料的剪切强度。

根据复合材料的应力-应变本构关系，利用材料的刚度计算了流程开始时增量步中各单元点的应力分量，采用3D Hashin失效准则判定是否会发生失效，如果发生失效，新的单元刚度矩阵将根据材料刚度退化规则重新计算^[20-21]。

2.3　等效内聚层参数的确定

确定等效零厚度内聚单元层的材料参数，除了刚度之外，还定义了初始裂纹和基于能量的裂纹扩展准则。层间损伤使用的判据是牵引-分离定律，如公式（7）所示：

(7)

式中，σ_n，σ_t和σ_s分别是相对于法线方向和剪切方向的拉应力，N、T和S代表它们的临界值。选择基于Low-Power准则（如公式（8）所示）、线性软化和混合模式的指数损伤演化规律。

(8)

式中，G_ε=G_I + G_II指总能量释放率，下标I、II对应二种模式；指数a_m和a_n的值通常选择为1或2，本文取值为1；模式I或II的牵引位移曲线下的面积相当于失效时释放的临界能量G_IC和G_IIC，如公式（9）所示：

(9)

式中，

和

分别是极限开口和切向位移^[22]。当退化准则参数

时，零厚度内聚层完全失效。

本文采用RVE模型获取零厚度等效内聚单元层参数。选取胶接区域的代表性体积单元（representative volume element，RVE），如图8所示。本文所建立的RVE模型如图9所示，由GFRP部件、胶层结构和钢部件3部分组成，整体为10.00 mm×10.00 mm×3.00 mm的长方体，划分为394 224个C3D8R单元（如图9所示）。此外，在钢部件和胶层结构之间定义了一个零厚度的内聚层（图9中的红色区域）。在数值分析中，需要施加周期性边界条件以确保计算的准确性^[23]，数值建模时通过引入参考点和建立参数约束来实现RVE的周期性边界条件。

对±45°凹槽结构进行剪切和拉拔模拟，得到的载荷-位移曲线如图10所示，图中括号内数据分别为失效位移和极限载荷。根据得到的数据和公式（7）~（9），可计算等效零厚度内聚单元层的参数，计算结果如表3所示。

3　结果与讨论

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根据失效模式的不同，将不同胶接长度的L型混合结构分为3组进行讨论。为了便于对L型钢/GFRP混合结构的失效模式进行分析，文中将L型混合结构拆解并分别命名，如图11所示。在图11中标注了钢部件、GFRP部件和胶层（cohesive）结构的组成：钢部件各组件定义为钢（3.00 mm）-1、钢（3.00 mm）-2和钢（8.00 mm）-1；GFRP部件各组件定义为GFRP（2.00 mm）-1、GFRP（2.00 mm）-2、GFRP（2.00 mm）-3、GFRP（3.00 mm）-1和GFRP（3.00 mm）-2；胶层结构由三种不同的Cohesive单元组成（参考图7），分别定义为C-1、C-2和C-3。C-1由四层独立的Cohesive单元层构成，分别定义为C-1-1、C-1-2、C-1-3和C-1-4，同理，C-2各组件定义为C-2-1、C-2-2和C-2-3，C-3各组件定义为C-3-1、C-3-2、C-3-3、C-3-4。

3.1　胶接长度25 mm L型接头

图12为胶接长度25 mm L型接头的载荷-位移曲线，从图中可以看出，模拟与实验的极限载荷非常接近，分别为2065.02 N和2071.02 N，相差2.67%。有限元模型中的L型接头整体刚度要高于实验值，造成两者刚度误差的原因主要有两个：一是由于L型接头的独特几何形状，在施加初始压缩载荷后，会在胶接区域产生小缺陷，胶接区域的小缺陷会导致刚度显著下降；二是由于面内剪切非线性，主要存在于胶接界面复杂的±45°凹槽结构，随着负载的增加，非线性变得更加显著。综合效应得出，实验中的位移结果要大于模拟结果，模拟与实验达到极限载荷时的相应位移分别为4.95 mm和5.34 mm，相差7.30%。

关于图12中的曲线形态做如下推论：第1次载荷突降是由于C-1-1和C-1-2的完全失效，导致钢（3.00 mm）-1与GFRP（2.00 mm）-1、GFRP（2.00 mm）-2的胶接界面完全分离，在实验和模拟中均可观察到明显的分离现象。随着压缩位移的增加，C-1-4发生部分失效，引起钢（3.00 mm）-2与GFRP（2.00 mm）-3的胶接界面不完全分离，形成了第2次载荷突变。第3次载荷突降是由于C-1-3完全失效，钢（3.00 mm）-2与GFRP（2.00 mm）-2的胶接界面完全分离，在实验和模拟试件上均可观察到明显的裂纹。在实验与模拟的最后阶段，C-1-4依然在承受剪切载荷，C-3-1承受了剥离载荷，导致了钢（3.00 mm）-1和钢（3.00 mm）-2发生了塑性形变，虽然位移在不断增加，但是压缩载荷保持了平稳。模拟与实验的失效模式相吻合。

3.2　胶接长度40.00 mm、55.00 mm和70.00 mm L型接头

表4为不同胶接长度L型接头实验和模拟曲线的极限载荷及相应位移。从表4中可以看出，当胶接长度变化时，L型混合结构的极限载荷和压缩位移并没有明显的改变。

图13为不同胶接长度的L型接头的载荷-位移曲线。从图中可以看出，在第1次突降之前，载荷有一个较为明显的缓慢增长阶段，在载荷突变时，C-1-1、C-1-2和C-1-3都发生了部分失效，C-1-1的SDEG值更低，虽然压缩载荷发生较大幅度的下降，但胶接界面没有完全分离。虽然C-1-1最开始发生损伤（在GFRP（2.00 mm）-1与钢（3.00 mm）-1的边界有裂纹），但承载的主要是C-1-2和C-1-3。当C-1-2和C-1-3完全失效时，载荷-位移曲线发生了第2次变化，即GFRP（2.00 mm）-2与钢（3.00 mm）-1、钢（3.00 mm）-2的胶接界面完全分离，在实验与模拟中均可发现明显裂纹。在曲线平稳阶段，结构进入稳定阶段。从曲线中可以看出实验与模拟的第2次载荷变化时的位移相差较大，但整体曲线趋势吻合，且失效模式对应较好，实验与模拟具有较好的相互验证作用。

3.3　胶接长度85.00 mm、100.00 mm和115.00 mm L型接头

表5为不同胶接长度L型接头实验和模拟曲线的极限载荷及相应位移。从表中可以看出，极限载荷和压缩位移的值均大于表4中的极值，说明混合结构试件承载性能随着胶接长度的增加而提高。

图14为不同胶接长度的L型接头的载荷-位移曲线。从图14（a）~（b）中可以看出，L型接头的载荷变化主要是由C-1-2和C-1-3的失效引起的。从初始的C-1-1、C-1-2和C-1-3的部分失效到C-1-2和C-1-3的完全失效，整体结构的损坏从GFRP（2.00 mm）-1与钢（3.00 mm）-1发生部分剥离，到GFRP（2.00 mm）-2与钢（3.00 mm）完全剥离，在图13（a）和（b）中可以看到明显的裂缝。图14中，C-1-1在初期也出现了部分失效，在实验和模拟中都发现了明显的小范围剥离现象，C-1-1的未完全失效保证了钢（8.00 mm）能够持续承载，即载荷-位移曲线在最终阶段不发生剧烈波动。当载荷达到最大值时，载荷缓慢下降并且出现了相当长的平台期，当实验结束时也没有明显的载荷变化。达到极值载荷后，L型接头具有一定的剩余强度，也从另外一方面验证了混合结构具有较高的损伤容限。

4　结论

收起

本文设计了一种带±45°凹槽结构的钢/GFRP材质L型接头，分析了不同胶接长度对L型接头力学性能的影响。在对L型接头的模拟分析中，将±45°凹槽结构等效为零厚度的内聚力单元层。最后对比分析了实验和模拟两种方法得到的极限载荷、位移和失效模式，由此验证了本文模拟方法的适用性。

对不同胶接长度的L型接头的失效模式进行分析，得出以下结论：当胶接长度小于100.00 mm时，L型接头的抗压缩性能随胶接长度的增加而增加；当胶接长度大于100.00 mm时，L型接头的抗压缩性能随胶接长度的增加而减弱。当胶接长度发生变化时，L型接头的失效模式也会发生较大变化。最终得出，当胶接长度为100 mm时，L型接头的压缩强度最高。

基金

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国家自然科学基金资助项目(52171311; 52271279)

参考文献

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文献

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2025年第29卷第9期

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doi: 10.3969/j.issn.1007-7294.2025.09.012

接收时间：2025-03-15
首发时间：2026-03-26
出版时间：2025-09-20

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出版历史

收稿日期：2025-03-15

基金

国家自然科学基金资助项目(52171311; 52271279)

作者信息

江苏科技大学　船舶与海洋工程学院，江苏　镇江　212100

通讯作者:

通讯作者，E-mail：kunliu@just.edu.cn

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/cblx/CN/10.3969/j.issn.1007-7294.2025.09.012

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

Derakane 411固态树脂	45^#钢
拉伸强度/MPa	83	弹性模量/GPa	210
拉伸模量/GPa	2.9	泊松比	0.275
弯曲强度/MPa	148	密度/（kg·m⁻³）	7900
弯曲模量/GPa	3.4	极限强度/MPa	600
冲击强度/（kJ·m⁻²）	19	屈服应力/MPa	355

Derakane 411固态树脂

45^#钢

拉伸强度/MPa

弹性模量/GPa

210

拉伸模量/GPa

2.9

泊松比

0.275

弯曲强度/MPa

148

密度/（kg·m⁻³）

7900

弯曲模量/GPa

3.4

极限强度/MPa

600

冲击强度/（kJ·m⁻²）

屈服应力/MPa

355

弹性模量/GPa	泊松比
E₁₁	E₂₂	E₃₃	G₁₂	G₁₃	G₂₃	ν₁₂	ν₁₃	ν₂₃
20	6.545	6.545	3.545	3.545	1.52	0.3	0.3	0.45
材料强度/MPa	X_t	X_c	Y_t	Y_c	Z_t	Z_c	S₁₂	S₁₃	S₂₃
560	450	10.42	106	10.42	106	13.7	13.7	6

弹性模量/GPa

泊松比

E₁₁

E₂₂

E₃₃

G₁₂

G₁₃

G₂₃

ν₁₂

ν₁₃

ν₂₃

6.545

3.545

1.52

0.3

0.45

材料强度/MPa

X_t

X_c

Y_t

Y_c

Z_t

Z_c

S₁₂

S₁₃

S₂₃

560

450

10.42

106

10.42

106

13.7

初始刚度/（MPa·mm⁻¹）	层间强度/MPa	断裂韧性/（J·mm⁻²）
K_n	K_t	N	T	G_IC	G_IIC
1822.13	4211.66	2.05	26.53	0.085	2.65

初始刚度/（MPa·mm⁻¹）

层间强度/MPa

断裂韧性/（J·mm⁻²）

Mode I

Mode II

Mode I

Mode II

Mode I

Mode II

K_n

K_t

G_IC

G_IIC

1822.13

4211.66

2.05

26.53

0.085

2.65

胶接长度/mm	极限载荷	压缩位移
40.00	2166.25	2310.2	6.65%	6.95	6.47	6.91%
55.00	2075.22	2261.32	8.97%	6.41	5.59	12.79%
70.00	2071.91	2208.36	6.59%	6.42	6.2	3.43%

胶接长度/mm

极限载荷

压缩位移

实验/N

模拟/N

差值

实验/mm

模拟/mm

差值

40.00

2166.25

2310.2

6.65%

6.95

6.47

6.91%

55.00

2075.22

2261.32

8.97%

6.41

5.59

12.79%

70.00

2071.91

2208.36

6.59%

6.42

6.2

3.43%

胶接长度/mm	极限载荷	压缩位移
85.00	2050.47	2234.21	8.96%	7.35	6.96	5.31%
100.00	2615.07	2680.36	2.50%	11.56	11.05	4.41%
115.00	2422.13	2550.25	5.29%	16.57	15.11	8.81%

胶接长度/mm

极限载荷

压缩位移

实验/N

模拟/N

差值

实验/mm

模拟/mm

差值

85.00

2050.47

2234.21

8.96%

7.35

6.96

5.31%

100.00

2615.07

2680.36

2.50%

11.56

11.05

4.41%

115.00

2422.13

2550.25

5.29%

16.57

15.11

8.81%