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时间相关界面力学性能表征与界面参数反演识别 亢一澜 王娟 天津大学机械学院,天津，300072 摘要本文提出了一种新的考虑时间相关的界面破坏模型。采用基于实验的杂交反演识别方 法，即实验测量、反演识别和数值模拟相结合的方法，对双悬臂梁粘接件承受法向载荷时 的界面参数进行了分析识别。实验验证结果表明，考虑时间相关的界面模型表征粘接件界 面破坏的合理性及杂交反演方法进行界面参数识别的有效性。 关键词时间相关材料，界面破坏模型，杂交反演方法，界面参数识别 1 引言 随着新型复合材料的发展，粘接材料广泛应用于汽车及航空工业等。其中界 面为结构承载的关键部位，其界面力学性能在整体结构材料响应中发挥着举 足轻重的作用。因此准确、合理地描述界面性能显得格外重要。 围绕界面力学强度与损伤破坏等问题，一些研究者开展了相关的工作，提出 [1~3] [1] 了若干描述界面力学性能的理论模型 ，其中，Needleman 首先将内聚力 模型用于材料的界面力学性能分析，将界面本构关系用界面势来进行描述； Tvergaard[2]应用内聚力模型直接建立了界面粘接力与界面位移间断之间的关 系。内聚力界面模型的优点是可以同时考虑切向和法向的变形与破坏，可适 用于描述界面的损伤与破坏。在这类模型中，以最大应变作为参量便于实验 [3] 观测 。但对于较软材料的结合界面问题，实验结果发现，界面的力学特性 具有粘弹性的特点，因此在这一类材料的界面性能研究中仅考虑损伤效应与 [4~6] 破坏的时间无关的内聚力模型是不够的，还需要进一步考虑时间效应 。 针对具有粘弹性特点的界面材料，本文提出一种新的考虑时间相关的界面破 坏模型并通过基于实验的杂交反演方法来对界面参数进行识别。进而在破坏 机理上对实际粘接结构的时间相关的界面力学行为进行定量的评价与表征。 2 考虑时间相关的界面力学模型 在Needleman等经典的内聚力模型的基础上，本文提出了一种新的考虑时间 相关的界面力学模型( 图1) 以表征具有粘弹性和时间效应的内聚力模型。 1 仅考虑在法向线性粘弹性模型的情况，基于小变形的假定，在图示的载荷 [7] 下，Kelvin模型 表示的本构关系为， ＝E ＋ (1)  T n   max T n dTn 0   n  本构 nc d 