焊点间距对胶头应力和强度的影响
胶焊是将电阻点焊（或凸焊）技术与胶接相结合的复合连接技术［1］，在航空、航天和汽车
工业中得到了广泛应用。如一种运输机的机身、口盖、油箱及一种低空支援战斗机的许多部分都采用了胶焊工艺［2］；
我国在这方面的研究和开发工作也已取得进展［3］。
对胶焊结构力学行为的研究，已得到了国内外学者的广泛关注。已有不少关于单焊点胶焊搭接接头的试验及数值分析工作［4,5］，而对多焊点结构中焊点间距对结构力学行为影响，尚很少有研究的报道。焊点间距是胶焊结构设计和制造中一个重要的几何参数，合理的焊点间距的选取，可使焊接结构同时满足对生产经济性和使用可靠性的要求。为此，本文拟采用有限元数值分析方法和试验研究方法，对单列多焊点胶焊接头进行研究，考察采用两种不同弹性模量
的胶粘剂时，焊点间距对接头中应力应变场和断裂强度的影响规律。
1接头的形状尺寸与有限元网格划分
1.1接头的形状尺寸
单列多焊点胶焊搭接接头的外形尺寸如图1所示。试件两端承受均匀拉伸剪切载荷。母材为08Al汽车用深冲钢板，宽40mm，厚1mm。为同时考察胶粘剂弹性模量对接头中应力应变分布的影响，采用了高弹性模量的环氧树脂基胶粘剂和低弹性模量的丙烯酸酯胶粘剂，胶层厚度为0.4mm。接头搭接区长度为40mm，直径5mm的焊点沿Y向等距离排列。本
研究选取焊点间距a为10mm,20mm,30mm,40mm和50mm五种，研究两种胶焊接头中的应力应变分布。
图1单列多焊点胶焊试件的形状和尺寸(mm
1.2接头的有限元网格划分
对图1所示的多焊点胶焊接头，当试件Y向很长时，在均匀的拉伸剪切作用下，接头中各焊点受力情况相同，同时由于某一焊点关于X方向的直线对称，所以只需考虑其中的一半即可。图2给出了焊点间距a=40mm时试件的有限元网格划分情况，此时网格Y向总宽度为20mm。采用三维八节点块单元，上、下板及胶层均分作两层，焊点和搭接区边缘处网格细分，网格中最小尺寸为0.15mm。分析中对胶焊接头试件作了适当简化，认为结构连接完好，胶层与母材结合界面上不存在缺陷，也没有计入电极压痕的影响。计算模型中考虑了焊点区的力学性能不均匀性，认为熔核与母材具有不同的力学性能，由于热影响区范围较小，计算中假定其具有与熔核相同的力学性能。计算模型中各材料的力学性能参数列于表1。采用双线性应力应变曲线描述材料的弹塑性性能。采用ALGOR非线性有限元结构分析程序，计算了在135MPa名义应力作用下各接头中的应力应变场。
图2试件的有限元网格划分
（a）整体有限元网格；（b）搭接区有限元网格
表1有限元分析中所用材料的力学性能
2胶焊接头的应力应变分布
2.1环氧树脂基胶粘剂的胶焊接头
计算结果表明，五种焊点间距下胶焊接头中的应力应变相近，为清楚起见，仅给出a=10mm，30mm和50mm三种情
况的应力应变分布。图3为采用高弹性模量的环氧树脂胶粘剂时，三种接头中钢板与胶层结合面附近，胶层中应力应变在X方向上的分布。
图3不同焊点间距的环氧树脂基胶粘剂胶焊接头搭接区中的应力应变分布
（a）正应力；（b）剪应力；（c）正应变；
（d 