In the context of lightweight structure design for the transportation and robotics industries, new types of composite structures are being developed, in the form of trusses made of fiber-reinforced polymer composite members of small diameter (a few millimeters thick at most). Some concepts of wound trusses can be found in the literature, but in more general cases, for which a predefined wound truss shape is not usable, individual truss members must be joined together. The axial strength of the composite members allow them to carry a high load, and the joints between those members should be strong enough to carry this load as well. With the objective of developing an efficient joint design for an application in thin composite trusses (member thickness ranging from 0.5 to 5 mm), finite element models of several adhesive joint designs were built, and their strengths were compared. The comparison was made using the same joint configuration (number of members, member cross-sectional area, joint dimensions) and loading conditions. Adhesive failure was considered in this study, and the strength of each design was determined from the value of the peak maximum principal strain in the adhesive layer, as this failure criterion is suitable for the toughened adhesive material used in the models. A trade-off between the strength, weight and manufacturability of each joint design was made in order to conclude on their overall performance. Results suggested that, among the joint designs modelled, round-based composite rods inserted in a tubular metallic piece are the most efficient in terms of strength-to-weight ratio.

中文翻译：

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基于数值模型的复合材料桁架粘结缝设计比较研究

在用于运输和机器人行业的轻型结构设计的背景下，正在开发新型复合结构，其形式为由小直径（最多几毫米厚）的纤维增强聚合物复合构件制成的桁架。伤口桁架的一些概念可以在文献中找到，但是在更普遍的情况下，无法使用预定的伤口桁架形状，必须将各个桁架构件连接在一起。复合构件的轴向强度允许它们承受高载荷，并且这些构件之间的接头应足够牢固以承受该载荷。为了开发一种适用于薄复合桁架（构件厚度为0.5至5 mm）的有效接头设计，建立了几种粘合接头设计的有限元模型，比较他们的优势。使用相同的接头配置（构件数量，构件横截面积，接头尺寸）和加载条件进行比较。在这项研究中考虑了粘合失效，并且每种设计的强度都由粘合层中最大最大主应变的值确定，因为该失效标准适用于模型中使用的增韧粘合材料。在每种接头设计的强度，重量和可制造性之间进行权衡，以总结其整体性能。结果表明，在建模的接头设计中，就强度重量比而言，插入管状金属件中的圆形复合杆是最有效的。使用相同的接头配置（构件数量，构件横截面积，接头尺寸）和加载条件进行比较。在这项研究中考虑了粘合失效，并且每种设计的强度都由粘合层中最大最大主应变的值确定，因为该失效标准适用于模型中使用的增韧粘合材料。在每种接头设计的强度，重量和可制造性之间进行权衡，以总结其整体性能。结果表明，在建模的接头设计中，就强度重量比而言，插入管状金属件中的圆形复合杆是最有效的。使用相同的接头配置（构件数量，构件横截面积，接头尺寸）和加载条件进行比较。在这项研究中考虑了粘合失效，并且每种设计的强度都由粘合层中最大最大主应变的值确定，因为该失效标准适用于模型中使用的增韧粘合材料。在每种接头设计的强度，重量和可制造性之间进行权衡，以总结其整体性能。结果表明，在建模的接头设计中，就强度重量比而言，插入管状金属件中的圆形复合杆是最有效的。在这项研究中考虑了粘合失效，并且每种设计的强度都由粘合层中最大最大主应变的值确定，因为该失效标准适用于模型中使用的增韧粘合材料。在每种接头设计的强度，重量和可制造性之间进行权衡，以总结其整体性能。结果表明，在建模的接头设计中，就强度重量比而言，插入管状金属件中的圆形复合杆是最有效的。在这项研究中考虑了粘合失效，并且每种设计的强度均由粘合层中最大最大主应变的值确定，因为该失效标准适用于模型中使用的增韧粘合材料。在每种接头设计的强度，重量和可制造性之间进行权衡，以总结其整体性能。结果表明，在建模的接头设计中，就强度重量比而言，插入管状金属件中的圆形复合杆是最有效的。在每种接头设计的强度，重量和可制造性之间进行权衡，以总结其整体性能。结果表明，在建模的接头设计中，就强度重量比而言，插入管状金属件中的圆形复合杆是最有效的。在每种接头设计的强度，重量和可制造性之间进行权衡，以总结其整体性能。结果表明，在建模的接头设计中，就强度重量比而言，插入管状金属件中的圆形复合杆是最有效的。