金属胶接结构的I型疲劳裂纹扩展特性

摘要

胶接结构在航空航天、汽车及土木工程等领域应用广泛，胶层界面的Ⅰ型疲劳裂纹扩展行为是影响胶接结构长期可靠性的关键因素之一。文章以6061铝合金为基板、Redux322结构胶膜为粘接材料制备双悬臂梁（DCB）试件，通过疲劳分层扩展试验，系统研究了金属-金属胶接界面的Ⅰ型疲劳裂纹扩展特性。基于Paris准则对试验数据进行拟合，得到幂指数m=5.454、截距c=12.07，决定系数R2=0.974，裂纹扩展速率与应变能释放率幅值之间具有良好的线性关系。通过三组重复试验的统计分析建立了95%预测带，定量表征了疲劳裂纹扩展行为的分散性。此外，对比了位移比R=0.1、R=0.5两种工况下的疲劳裂纹扩展行为，发现较高位移比下裂纹扩展速率对应变能释放率幅值更为敏感，而实际裂纹扩展速度主要由位移幅值决定。文章所得Paris律参数及位移比影响规律可为金属胶接结构的损伤容限评估、疲劳寿命预测与工程设计提供试验依据。