[实用新型]一种齿形端面的胶接连接结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种胶接连接结构，尤其涉及齿形端面连接结构，属于材料连接方法和技术领域。

背景技术

胶接连接是一种广泛应用在工程领域、实现结构件之间相互作用的结构形式，胶接强度是评价连接性能优劣的重要参数。提高胶接强度的方法主要包括：(1)使用力学性能更优的被连接件材料和胶黏剂；（2）优化连接结构几何特征，使得连接载荷光顺传递，尽可能避免局部应力集中。使用高性能材料往往大幅度增加产品的制造成本，在实际应用中受到较大限制。胶接结构具有独特的受力分布，在胶接面，剪切应力呈现凹槽形分布，连接两端应力大，中部应力小。如图1所示，等宽等厚被连接件8和连接件之间形成单搭接胶接接头结构，二者之间的搭接区填充粘接剂7，通常胶接连接的被连接件8设计成等厚度、等宽度结构。这种被连接件通过粘接形成的胶接结构应力集中显著，胶接强度低。因此，优化两端应力分布，减小最大应力值是避免应力过度集中的有效途径。在轴向载荷下，边缘效应带来的局部过大应力也是引起边缘裂纹产生的又一重要因素。在疲劳载荷下，胶接界面的裂纹随着循环载荷次数的增加逐渐扩展，当裂纹发展到一定程度后整个胶接结构无法承受后续载荷而完全失效，阻止裂纹在胶接面的迅速扩展可以大幅度提高胶接的疲劳寿命，因此，优化胶接连接几何结构，避免端部和两侧的应力集中，同时通过相应设计来阻止裂纹在疲劳载荷下快速扩展对提高胶接强度大有裨益。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺点与不足,本实用新型所要解决的技术问题是提供一种连接强度高、连接部位应力集中小的齿形端面胶接结构。

本实用新型为解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种齿形端面的胶接连接结构，包括上下重叠放置的被连接部件和连接部件，所述被连接部件和连接部件的连接端结构基本相同并相互搭接形成单搭接胶接接头，所述被连接部件和连接部件的连接端之间的搭接区域填充粘结剂从而形成胶接区域，其特征在于：

与传统的等宽度等厚度单搭接连接结构不同，本发明的齿形端面连接结构采用楔形段过渡，所述被连接部件和连接部件的连接端均包括等厚度连接段和楔形段，其中，所述等厚度连接段至少有一部分位于胶接区域，所述楔形段全部处于胶接区域，所述楔形段上端两侧的棱边形成边缘倒角，该边缘倒角至少光滑过渡至位于胶接区域的等厚度连接段，从而可以避免连接结构刚度急剧变化，有效缓解连接段端部的应力集中；

在所述楔形段厚度较薄的末端采用锯齿状的齿形边界过渡，用于光顺连接结构的刚度过渡，在疲劳载荷下可以抑制粘接界面裂纹扩展

优选地，所述边缘倒角可进一步设置为内凹形，内凹形边缘倒角可以有效的缓解连接结构横向自由边界效应引起的应力集中。

进一步地，内凹形的边缘倒角在侧面也有一定的过渡弧，可以有效减小纵向和横向的应力集中，使得连接刚度光顺过渡。这种结构的设计可以最大限度光顺刚度的过渡，大幅缓解连接端部的应力集中，提高胶接的承载能力。

优选地，所述被连接部件和连接部件的连接端结构相同，上下对称搭接设置。

同现有的技术对比，本实用新型的齿形端面胶连接结构具有以下显著技术效果：

1. 本实用新型的齿形端面胶连接结构采用楔形结构为过渡段，较传统的等宽度等厚度单搭接连接结构，可以有效的缓解连接段端部的应力集中。

2.采用内凹形边缘倒角贯穿等厚度被连接段和楔形段两侧，可以有效的缓解连接结构横向因截面突变造成的应力集中。

3.在满足同等承载条件下，本实用新型的齿形端面胶连接结构可以在不明显增加重量和制造成本基础上实现胶接强度的大幅提升。

附图说明

图1. 传统等宽度等厚度单搭接连接结构正视图；

图2. 本发明的齿形端面胶连接结构示意图；

图3. 本发明的齿形端面胶连接结构正视图；

图4. 本发明的齿形端面胶连接结构俯视图；

图5. 等厚度连接件和楔形连接件中胶层的剥离应力分布图。

其中：1-连接部件，2-被连接部件，3-等厚度连接段，4-楔形段，5-边缘倒角，6-齿形边界，7-粘结剂，8-等宽等厚被连接件。

具体实施方式