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摘要
目的 为研究碳钢-橡胶粘接结构件的拉伸力学行为和粘接失效机理，同时获得粘接工艺参数对碳钢-橡胶粘接界面质量的影响规律。方法 引入了内聚力模型来描述粘接界面粘接失效过程，通过粘接结构件界面力学性能实验拟合获得了内聚力参数，建立了碳钢-橡胶粘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粘接失效行为，研究了刚度、初始损伤强度和断裂能对碳钢-橡胶粘接界面力学性能的影响规律。结果表明，在实验得到的内聚力参数下，碳钢-橡胶粘接界面中部最大拉伸应力比边缘大0.42MPa，粘接界面边缘的最大剥离应力比最大拉伸应力大0.77MPa，拉伸位移为1.35mm时，粘接界面中部最先进入损伤演化，当拉伸位移增加至1.8mm时，粘接界面边缘进入损伤演化，粘接界面中部已完全失效，刚度减小使得粘接界面抗拉伸能力增强，刚度越小粘接界面抗拉伸能力增强越明显，初始损伤强度小于3.42MPa，粘接界面损伤演化速度明显较慢，在较大拉伸位移下才发生粘接失效，不同断裂能的粘接界面进入损伤演化时的拉伸位移一致，断裂能越大的粘接界面损伤演化至完全失效的速度越慢。结论 碳钢-橡胶粘接界面中部最大拉伸应力较大，最大剥离应力较小，粘接界面中部最先发生粘接失效；减小碳钢-橡胶粘接界面刚度，提高初始损伤强度和断裂能可以有效预防粘接失效；不同内聚力参数的碳钢-橡胶粘接界面发生初始粘接失效的位置和范围具有随机性，但粘接失效都是从粘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
