另外,接頭設計還意味著能夠用一種確實可靠的連接方式來裝配各個部件。在裝配和熱固化期間,夾雜的氣穴能將膠粘劑擠出來。這樣,在接頭設計中就必須避免膠粘劑從膠層中溢出或者采用間隔填膠法或堵塞泄溢通路等確實的防範措施。剝離接頭中對不可避免載荷的處理脆性膠粘劑、韌性膠粘劑加搭接板的剝離接頭施。同時,還經常需要提供夾具和定位裝置來固定結構,並精確地確定部件的位置,直到膠粘劑固化為止。
采用膠接接頭有許多成功的方法。在前麵的敘述中已給出了一些示例,設計者從中可知道如何來分析接頭中的應力,或者至少如何了解接頭的機械性能,並認識在什麼情況下可能導致過髙的局部應力集中。為了進行成功的設計,必須收集以下資料:組成接頭各部件的幾何形狀和材料;承受的載荷;環境條件和對完成的接頭或產品檢驗的要求。這些內容可能涉及到非破壞性試驗由無到全的所有範圍。用這些資料,可以:
設計接頭的局部幾何形狀;(1)選擇合適的表麵預處理方法;(2)選擇合適的膠粘劑;(3)確定接頭裝配方法和夾具。在此不可能概括膠接接頭的所有形式和類型,所以僅給出能增強設計者完成任務信心的幾種選定的情況。
搭接接頭是最普通的搭接接頭型式。其中有些比其它類型的接頭更堅固,但在製造上沒有一種比單搭接接頭更簡單。然而,楔麵搭接、階梯型搭接和對接加搭接板的接頭有個優點,即至少能為氣流、用戶等方麵提供一個光滑的表麵。斜角搭接或楔麵搭接接頭的優勢受到限製,因為泰姆(1976年)已證明,如果要使接頭具有顯著的優點,被粘體必須斜削成精確的邊緣,但通常這是不現實的。但無論如何,韌性膠粘劑的使用直接抵消了楔麵搭接接頭的許多有利之處。當然,由於其它原因需要一個光滑表麵的情況例外。
當搭接接頭到剝離作用,或者為了抵消雙搭接接頭承載中固有的方向相反的剝離載荷,可以采用各種方法。
最好或許是用鉚接、螺栓連接或點焊接,給接頭端部以剛性約束。類似地,有些設計者忽視泰姆的意見,試圖選用減少剛度來降低接頭端部的應力。雖然可以使用的單一或多個凹槽或者銑削端頭的方法,但降低接頭端應力最好是以斜削來實現。
在本書作者之一,亞當斯參加的接頭設計的最新實例中,清楚地說明了這種接頭的力學特性。問題的關鍵是,如何使用現代的、橡膠狀韌化環氧樹脂膠粘劑把鋼板粘接到單向碳纖維增強複合材料板上。因複合材料被粘物的橫向裂縫而破壞。這是由於在斷麵變化部位出現了應力集中,結果導致大的載荷通過複合材料被粘物而傳遞到鋼板上。因此,鋼板被粘物被精確地斜削成的形狀,以減少用以載荷傳遞所占鋼板體積的比例。曾看到過僅比斜削前的載荷略小的同一類型的破壞。將斜削形鋼板被粘物那樣上下麵反轉過來,也具有類似的作用。這樣做隻是稍微增加了接頭的強度。最後,試圖進一步來減少在接頭邊緣上峰值應力。在接頭的製作過程中,澆注出的膠粘劑溢膠毛邊。在毛邊中有一個近30度的夾角,能使接頭強度增加3倍以上。在這種情況下,充分減少橫截麵上的應力,以防止由複合材料被粘物內部開始的破壞。這種破壞是通過膠層的裂縫產生的。
如何用基本力學性質來預示接頭破壞的可能方式,並提出了改進這種狀況的方法。有限元分析法可用來說明“膠粘劑瘤”的設計是正確的。它不僅能預測破壞的初始模式和載荷,而且還能預測這種破壞模式如何隨著接頭強度,用於指導搭接接頭設計的許多原則也適用於管狀接頭。
盡管橫向剝離載荷依然存在(亞當斯和佩皮亞特,1977年),但其軸對稱特點卻有助於載荷的傳遞。對所有這些設計進行檢查是困難的。套簡結構,其組裝可以用濕式法,也可以用幹式法。如果用幹式安裝,則膠粘劑通過套筒上的徑向小孔注入到接頭上。在接頭上,符號的左側必須留一個空氣隙,或者直通到外邊的排氣孔。這是因為在接頭裝配時空氣被封閉在裏麵,從而把膠粘劑擠壓出來。相反,“排氣孔”又可用來把膠粘劑擠壓到幹式安裝的接頭中。在這種情況(也適於其它情況)下,需要在膠層上固定或采用如金屬絲一類的隔離物,以保證安裝準確和膠層厚一致。