[實(shí)用新型]一種齒形端面的膠接連接結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720305399.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN206668690U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王繼輝;秦志文;彭海俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F16B11/00
• 分類號(hào): F16B11/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種膠接連接結(jié)構(gòu)，尤其涉及齒形端面連接結(jié)構(gòu)，屬于材料連接方法和技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

膠接連接是一種廣泛應(yīng)用在工程領(lǐng)域、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件之間相互作用的結(jié)構(gòu)形式，膠接強(qiáng)度是評(píng)價(jià)連接性能優(yōu)劣的重要參數(shù)。提高膠接強(qiáng)度的方法主要包括：(1)使用力學(xué)性能更優(yōu)的被連接件材料和膠黏劑；（2）優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)幾何特征，使得連接載荷光順傳遞，盡可能避免局部應(yīng)力集中。使用高性能材料往往大幅度增加產(chǎn)品的制造成本，在實(shí)際應(yīng)用中受到較大限制。膠接結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的受力分布，在膠接面，剪切應(yīng)力呈現(xiàn)凹槽形分布，連接兩端應(yīng)力大，中部應(yīng)力小。如圖1所示，等寬等厚被連接件8和連接件之間形成單搭接膠接接頭結(jié)構(gòu)，二者之間的搭接區(qū)填充粘接劑7，通常膠接連接的被連接件8設(shè)計(jì)成等厚度、等寬度結(jié)構(gòu)。這種被連接件通過粘接形成的膠接結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中顯著，膠接強(qiáng)度低。因此，優(yōu)化兩端應(yīng)力分布，減小最大應(yīng)力值是避免應(yīng)力過度集中的有效途徑。在軸向載荷下，邊緣效應(yīng)帶來的局部過大應(yīng)力也是引起邊緣裂紋產(chǎn)生的又一重要因素。在疲勞載荷下，膠接界面的裂紋隨著循環(huán)載荷次數(shù)的增加逐漸擴(kuò)展，當(dāng)裂紋發(fā)展到一定程度后整個(gè)膠接結(jié)構(gòu)無(wú)法承受后續(xù)載荷而完全失效，阻止裂紋在膠接面的迅速擴(kuò)展可以大幅度提高膠接的疲勞壽命，因此，優(yōu)化膠接連接幾何結(jié)構(gòu)，避免端部和兩側(cè)的應(yīng)力集中，同時(shí)通過相應(yīng)設(shè)計(jì)來阻止裂紋在疲勞載荷下快速擴(kuò)展對(duì)提高膠接強(qiáng)度大有裨益。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足,本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種連接強(qiáng)度高、連接部位應(yīng)力集中小的齒形端面膠接結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種齒形端面的膠接連接結(jié)構(gòu)，包括上下重疊放置的被連接部件和連接部件，所述被連接部件和連接部件的連接端結(jié)構(gòu)基本相同并相互搭接形成單搭接膠接接頭，所述被連接部件和連接部件的連接端之間的搭接區(qū)域填充粘結(jié)劑從而形成膠接區(qū)域，其特征在于：

與傳統(tǒng)的等寬度等厚度單搭接連接結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明的齒形端面連接結(jié)構(gòu)采用楔形段過渡，所述被連接部件和連接部件的連接端均包括等厚度連接段和楔形段，其中，所述等厚度連接段至少有一部分位于膠接區(qū)域，所述楔形段全部處于膠接區(qū)域，所述楔形段上端兩側(cè)的棱邊形成邊緣倒角，該邊緣倒角至少光滑過渡至位于膠接區(qū)域的等厚度連接段，從而可以避免連接結(jié)構(gòu)剛度急劇變化，有效緩解連接段端部的應(yīng)力集中；

在所述楔形段厚度較薄的末端采用鋸齒狀的齒形邊界過渡，用于光順連接結(jié)構(gòu)的剛度過渡，在疲勞載荷下可以抑制粘接界面裂紋擴(kuò)展

優(yōu)選地，所述邊緣倒角可進(jìn)一步設(shè)置為內(nèi)凹形，內(nèi)凹形邊緣倒角可以有效的緩解連接結(jié)構(gòu)橫向自由邊界效應(yīng)引起的應(yīng)力集中。

進(jìn)一步地，內(nèi)凹形的邊緣倒角在側(cè)面也有一定的過渡弧，可以有效減小縱向和橫向的應(yīng)力集中，使得連接剛度光順過渡。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以最大限度光順剛度的過渡，大幅緩解連接端部的應(yīng)力集中，提高膠接的承載能力。

優(yōu)選地，所述被連接部件和連接部件的連接端結(jié)構(gòu)相同，上下對(duì)稱搭接設(shè)置。

同現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)比，本實(shí)用新型的齒形端面膠連接結(jié)構(gòu)具有以下顯著技術(shù)效果：

1. 本實(shí)用新型的齒形端面膠連接結(jié)構(gòu)采用楔形結(jié)構(gòu)為過渡段，較傳統(tǒng)的等寬度等厚度單搭接連接結(jié)構(gòu)，可以有效的緩解連接段端部的應(yīng)力集中。

2.采用內(nèi)凹形邊緣倒角貫穿等厚度被連接段和楔形段兩側(cè)，可以有效的緩解連接結(jié)構(gòu)橫向因截面突變?cè)斐傻膽?yīng)力集中。

3.在滿足同等承載條件下，本實(shí)用新型的齒形端面膠連接結(jié)構(gòu)可以在不明顯增加重量和制造成本基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)膠接強(qiáng)度的大幅提升。

附圖說明

圖1. 傳統(tǒng)等寬度等厚度單搭接連接結(jié)構(gòu)正視圖；

圖2. 本發(fā)明的齒形端面膠連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3. 本發(fā)明的齒形端面膠連接結(jié)構(gòu)正視圖；

圖4. 本發(fā)明的齒形端面膠連接結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖5. 等厚度連接件和楔形連接件中膠層的剝離應(yīng)力分布圖。

其中：1-連接部件，2-被連接部件，3-等厚度連接段，4-楔形段，5-邊緣倒角，6-齒形邊界，7-粘結(jié)劑，8-等寬等厚被連接件。

具體實(shí)施方式