金属橡胶硫化粘接复合体系已广泛应用于许多工业领域,如机械工程、建筑结构、船舶以及轨道交通弹性元件的粘接等。由于橡胶和金属是物理性质和化学结构相差极大的异质材料,而粘接剂是金属与橡胶之间良好的界面过渡层材料,且粘接强度的好坏直接影响着粘接结构的强度及使用寿命。因此,研究粘接剂与被粘物体界面的粘接强度及其失效模式具有重要的理论意义和工程应用价值。本文围绕金属和橡胶界面的粘接强度失效问题,开展内聚力模型选取、粘接破坏试验、等尺寸模型有限元数值模拟结果的比较分析与参数优化等研究。主要研究内容和结果如下:1.介绍粘接理论、粘接技术、粘接失效理论的研究现状,并介绍国内外关于金属橡胶的有限元建模理论以及金属橡胶粘接失效的有限元数值模拟研究进展。在综合分析文献的基础上,阐述目前金属橡胶粘接领域的重点问题,指出本文拟开展的研究工作。2.介绍粘接强度和粘接破坏理论以及金属橡胶粘接技术,采用环氧树脂胶粘剂代替酚醛树脂胶粘剂,来模拟金属橡胶元件之间的粘接。介绍建立在弹塑性断裂力学基础上的内聚力模型理论,并给出双线性张力位移法则,为后续有限元数值模拟提供理论基础。3.针对环氧树脂胶粘剂粘接试件进行拉伸强度和剪切强度试验,结果表明拉伸强度和剪切强度曲线均由弹性、塑性强化和失效三个阶段组成,且可用双线性方程近似模拟拉伸强度和剪切强度曲线。4.采用零厚度粘接单元模拟金属与胶粘剂之间的拉伸、剪切粘接强度和损伤模式,结果表明粘接件拉伸与粘接件剪切情形下的应力分布不同,在剪切情形下随载荷增加沿粘接长度剪应力分布呈现为两侧最大向中间最大演化的趋势。将上述理论与计算结果推广应用于橡胶球铰的数值模拟研究,结果表明在拉伸载荷下橡胶球铰的破坏模式主要表现为橡胶与金属之间粘接层的剪切失效破坏。