胶结失效（初步）

背景：在航天飞机、高超声速航空飞机服役过程中，飞行器在大气层内以高超声速飞行，高速气流流过机体，在表面产生大量的热量，引起外部隔热结构承受超高温、大热流、非线性气动热等载荷。外部隔热结构从外到内分别是表面涂层、防热瓦、耐高温胶粘剂、应变隔离垫和机身主结构。在飞行器服役过程中，由于隔热结构各层具有不同的热膨胀系数，当存在温度梯度时，造成隔热结构各层之间存在热应力；其次，高速气流流过机体的时候，隔热结构受到空气的作用力。综上所述，在热力耦合疲劳载荷的作用下，隔热结构隔热性能以及承载性能逐渐降低，最终使得隔热瓦胶结失效，造成隔热瓦脱落。

胶结的应用分析：按照不同的连接原理，连接方式可分为机械连接、焊接和胶结等方式，不同的连接方式具有不同的优点与应用场合。例如：焊件具有的优点：（1）节约材料、降低成本；（2）简化制造工艺；（3）连接性能好。缺点：容易产生焊件变形、焊接应力以及焊接缺陷等情况，并且对于高碳含量或者合金钢，焊接性能一般比较差。应用场合：焊接一般用于碳含量比较低的钢材。

胶结与传统连接方式相比，胶结具有明显的优点：（1）质量小，材料利用率高；（2）不会改变胶缝附近母体材料的金相组织，可以应用于复合材料、非金属材料等；（3）应力分布均匀；（4）密封性好等。总的来说，由于胶结具有的种种优点，在航空航天、汽车等领域具有广泛的应用。

有限元模拟示例：采用内聚力模型对胶结失效（剥离）进行了简单的计算——未考虑力热耦合作用。模型参数：胶层厚度0.1mm，隔热材料厚度2.45mm，基体厚度2.45mm，采用ABAQUS自带的内聚力单元，内聚力单元参数如图所示：

在隔热结构左边施加位移载荷的作用下，内聚力单元损伤不断累计，造成胶结层不断失效，应力如图所示。