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摘要
目的 研究碳钢-橡胶黏接结构件的拉伸力学行为和黏接失效机理，同时获得黏接工艺参数对碳钢-橡胶黏接界面质量的影响规律。方法 引入内聚力模型来描述黏接界面的黏接失效过程，通过黏接结构件界面力学性能实验拟合，获得内聚力参数，建立碳钢-橡胶黏接三维拉伸数值模型，从拉伸应力、剥离应力、损伤因子和刚度弱化的角度分析碳钢-橡胶在拉伸载荷作用下的黏接失效行为，研究刚度、初始损伤强度和断裂能对碳钢-橡胶黏接界面力学性能的影响规律。结果 在实验得到的内聚力参数下，碳钢-橡胶黏接界面中部最大拉伸应力比边缘增大了0.42 MPa，黏接界面边缘的最大剥离应力比最大拉伸应力增大了0.77 MPa。在拉伸位移为1.35 mm时，黏接界面中部最先进入损伤演化。当拉伸位移增至1.8 mm时，黏接界面边缘进入损伤演化，黏接界面中部完全失效，刚度的减小使得黏接界面的抗拉伸能力增强，刚度越小黏接界面的抗拉伸能力增强效果越明显。初始损伤强度小于3.42 MPa，黏接界面损伤演化速度明显较慢，在较大拉伸位移下才会发生黏接失效。不同断裂能的黏接界面进入损伤演化时的拉伸位移一致，断裂能越大的黏接界面损伤演化至完全失效的速度越慢。结论 碳钢-橡胶黏接界面中部的最大拉伸应力较大，最大剥离应力较小，黏接界面中部最先发生黏接失效。减小碳钢-橡胶黏接界面的刚度，提高初始损伤强度和断裂能可以有效预防黏接失效。不同内聚力参数的碳钢-橡胶黏接界面发生初始黏接失效的位置和范围具有随机性，但黏接失效均从黏接界面中部扩散至边缘。
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单位西南石油大学; 石油大学机电工程学院
