複合材料
膠接連接的一個重要優點是它能把不同材料甚至某些非金屬連接在一起。因此，複合材料是膠接的一個主要應用方麵。複合材料的組成有許多型式。在航天和航空應用中，複合材料通常是由嚴格排列的多層碳或玻璃纖維組成的，每層排列取向都與所承受載荷的要求相適應。有些航天和航空複合材料是編織的或者是縫合的，所以，纖維沒有完全排列整齊。高質量的化學設備可以象織緞子那樣，由增強的玻璃纖維聚合物或環氧樹脂製成，而低等級的複合材料通常是由無規則的玻璃纖維組成的聚合物。這樣，複合材料在剛度和強度兩方麵具有很強的各向異性特點。因此，某種單向性的複合物沿著纖維方向可以是非常堅硬的，但它在橫向上和受剪切的性質可能是很差的。螺栓和鉚接有時可用於複合材料結構上，但它通常需要讓傳遞載荷的螺栓和鉚釘插入到結構中去。膠接連接之所以有吸引力，因為它能使載荷較平緩的分散於結構中，這樣可減少在使用螺栓和鉚釘連接中所遇到的局部應力集中。近年來，膠接技術正在不斷得到改進和發展，這就是所謂的複合固化技術。運用這種技術，複合材料不用膠接就可連接起來。要做到這一點，需將要製做的複合材料在尚未固化的狀態（預先填滿纖維），加熱和加壓。在複合材料固化時，過剩的結合材料（通常是高性能的層狀環氧樹脂）以液體狀態被擠出來，同時連接起相鄰逬的構件。當完全固化時，節約生產成本的複合連接就製做完成了。
盡管必須對單向性複合材料較低的縱向剪切強度給予應有的注意，但其分析方法與使用各向同性的被粘物時的方法基本相同。正如德馬克爾斯在1955年指出的那樣，即使對於剪切模量為楊氏彈性模量25~30的金屬被粘物，也必須考慮被粘物的剪切強度。對於單向性的複合材料，這個模量比可低到2%，從而使被粘物的剪切強度變得極為重要。層壓板技術的運用（指纖維排列成與板的縱軸向構成不同的角度）導致了其縱向模量降低和剪切模量的增加。然而，橫向模量（即通過被粘物厚度的模量）仍然很低，僅僅是結合材料（通常是環氧樹脂或聚臘樹脂）的2~3倍。另外，橫向的強度也是低的，通常等於或小於結合材料的強度。複合用的結合材料必須滿足多種要求，其中之一就是強度。同樣，結合材料要與所用的膠粘劑屬同一基本類型，而膠粘劑在強度和韌性方麵有更大的選擇餘地。因此，如果接頭承受橫向的剝離載荷，在膠粘劑破壞之前，同樣強度的複合材料在橫向拉伸下很可能已被破壞。因而在使用複合材料被粘物之處，膠粘劑的剝離應力應最小，以免導致被粘物的破壞。
馬特休斯等人於1982年在纖維塑性增強複合材料膠接接頭的強度方麵，發表了一篇最新的評論性論文。他們提供了理論分析和實驗檢驗兩方麵的結果，其中主要是理論研究方麵的成果。他們得出的結論是，當要預測接頭強度時，必須考慮到非線性膠粘劑的特性。當被粘物的剛度增加，膠粘劑的剛度減少時，接頭的強度將得到提高，而且韌性的膠粘劑通常要比脆性的膠粘劑更好些。
現在用實例來研究亞當斯等人的成果和他們至今尚未發表的一些研究結果，對讀者可能會有用的。他們用有限元法檢驗了高性能複合材料的應力，這種複合材料用在平行搭接、楔麵搭接、斜角搭接和階梯接等被粘物為對稱的搭接接頭中。
將膠粘劑作為具有本章前已述及的拋物麵屈服準則的彈-塑性材料來考慮。膠粘劑和被粘物中的應力分布是在下麵的假設條件下得到的：
（1）膠粘劑是完全彈性的；（2）膠粘劑的最大塑性應變為10%；（3）膠粘劑的最大塑性應變為20%。在單向性I型增強碳纖維塑料被粘物中，采用單搭接、雙搭接、雙對接搭接板和雙楔麵搭接接頭的膠粘劑彈性剪切應力分布。膠粘劑的應力集中小於那些具有同樣幾何形狀的鋁被粘物接頭上的應力集中，因為增強碳纖維塑料具有較大的縱向剛度。然而，由於增強碳纖維塑料的抗拉強度比鋁合金材料的屈服強度大3倍，因此用線彈性分析預測出的接頭效能比鋁-鋁接頭的效能要低得多。在雙搭接接頭和雙對接-搭接板的這兩種接頭中，其拉伸端頭處的應力集中是相同的，即使在雙對接-搭接板接頭中，預測的最大應力發生在對接麵的膠粘劑上。當用鋁-鋁接頭時，楔麵洛接被粘物的應力集中降低，而接頭的效能提高。在單搭接接頭的情況下，應力集中降低到類似搭接接頭的77%。與鋁被粘物的結果相比較表明，由單向性複合材料被粘物采用斜角搭接所得到的益處比各向同性材料（例如金屬）的少。
由於纖維增強塑料含有強度稍低的環氧樹脂結合物，在複合材料膠接接頭中的被粘物要比在金屬-金屬膠接接頭中的被粘物更有可能遭受破壞。
在複合材料中有三種可能的破壞模式：（1）在纖維方向上的拉伸破壞；（2）在垂直於纖維方向上的拉伸破壞；（3）內層剪切破壞。
單向性碳纖維複合材料在這三種破壞模式中的強度。羅特姆和哈辛認為，結合材料的破壞取決於垂直纖維方向上的拉伸應力和內層剪切應力的聯合效應，即當時，即可發生破壞。
在雙搭接接頭中增強碳纖維塑料被粘物的拉伸應力分布，其最大應力發生在中心被粘物的表麵，而且是遠離接頭被粘物應力的1.3倍，是同樣的鋁-鋁雙搭接接頭被粘物應力的1.08倍。這是由於複合材料與鋁材料相比，其剪切剛度較低的緣故。由於彎曲作用，被粘物上的最大拉伸應力是在外側被粘物的外層纖維上。在斜角搭接接頭中，被粘物的最大拉伸應力亦發生在相同的地方，但僅僅是平均應力值的1.11倍。