اثرات ناپیوستگی صفحه‌ای بر استحکام اتصالات چسبی ورق

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در طی سالیان متمادی، پیش‌بینی استحکام اتصالات چسبی مختلف در پژوهش‌های علمی و صنعتی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در اتصالات چسبی وجود عیوب ناپیوستگی یا عدم پیوند در ناحیه همپوشانی، خصوصاً در اتصالات با سطح همپوشانی زیاد، دور از ذهن نمی‌باشد. لذا هدف از این پژوهش بررسی تجربی تأثیر اندازه و شکل عیوب دو بعدی (عدم پیوند) بر استحکام نهایی اتصالات چسبی تک لبه می‌باشد. بدین منظور عیوب دوبعدی با هندسه های مربعی، مثلثی و دایروی و با ابعاد 5، 10، 15 و 20 میلیمتر بصورت تجربی در ناحیه همپوشانی اتصال تک لبه نمونه‌های آلومینیومی با استفاده از چسب دو جزئی Araldite 2015 تعبیه شده‌اند. پس از ساخت نمونه‌های معیوب، بر اساس استاندارد ASTM D1002-01 با انجام آزمون کشش محوری، حداکثر نیروی قابل تحمل توسط هر نمونه استخراج شده است. بطور کلی می‌توان گفت که برای عیوب با اندازه 10 میلیمتر، نمونه دارای عیب دایروی، بیشترین قابلیت تحمل نیرو را دارد و به ترتیب نمونه‌های مثلثی و مربعی در جایگاه بعد قرار دارند و برای نمونه‌های با عیوب 15 میلیمتر، بیشترین نیرو به ترتیب توسط نمونه‌های مثلثی، مربعی و دایروری قابل تحمل می‌باشد. برای عیوب با اندازه 20 میلیمتر، نمونه‌های مربعی و دایروی تقریباً نیروی یکسانی تحمل می‌کنند و نمونه مثلثی قابلیت تحمل نیروی کمتری دارد. در انتها، براساس نتایج تجربی، ضرایب اصلاحی جهت پیش‌بینی استحکام نمونه‌های معیوب پیشنهاد شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Influence of Planar Discontinuities on the Sheet Adhesive Joint Strength

نویسندگان [English]

  • Pouyan Ghabezi 1
  • Mohammadreza Farahani 2
1 PhD student, School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Associate professor, School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Over the years, prediction of adhesive joint strength has attracted much attention in the scientific and industrial research. In this research, the influence of planar discontinuities on the sheet adhesive joint strength was examined. The aim of this study is an investigation of the size and shape effects of the two-dimensional defects on the ultimate strength of adhesive joints. Therefore, defects in two-dimensional geometry, including rectangular, triangular and circular shapes and with dimensions of 5, 10, 15 and 20 mm are made in the overlap zone in the single lap joint using of two-component Araldite 2015 adhesive. The defective samples are based on standard test ASTM D1002-01 and maximum load is achieved. Generally, regarding to defects with a size of 10 mm, the circular samples are most withstand forces and the triangular and rectangular samples are in the next places, respectively. But for samples with defects size 15 mm, samples by triangular, rectangular and circular defects carry out the maximum load, respectively. For defects with a size of 20 mm, the rectangular and circular samples tolerate the same load approximately and the triangular sample has less able to withstand the force. Finally, based on the experimental results, correction coefficients are proposed to predict the strength of defective samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • adhesive joints
  • single lap
  • Planar
  • discontinuities
  • joint strength

[1] Davis, M. J. and Bond, D., (1999), Principles and practice of adhesive bonded structural joints and repairs. International Journal of Adhesion and Adhesive., 19(3), 91–105.

[2] Anyfantis K. N., (2012), Analysis and Design of CompositetoMetal Adhesively Bonded Joints, PhD thesis, National Technical University of Athens School of Naval Architecture And Marine Engineering.

[3] Goland, M. and Reissner, E., (1944), The stresses in cemented lap joints.Trans. ASME, Journal of Applied Mechanics., 66(11), A17–A27.

[4] Renton, W. J. and Vinson, J. R., (1977), Analysis of adhesively bonded joints between panels of composite materials, Journal of Applied Mechanics, 44, 101–106.

[5] Yang, C. and Pang, S. S., (1993), Stress–strain analysis of single-lap composite joints under cylindrical bending, Composite Engineering, 3, 1051–1063.

[6] das Neves, P. J. C., da Silva, L. F. M., and Adams, R. D., (2009), Analysis of mixed adhesive bonded joints part I: theoretical formulation, Journal of adhesive science and Technology, 23, 1–34.

[7] Frostig, Y., Thomsen, O. T., and Mortensen, F., (1999), Analysis of adhesive-bonded joints, square-end, and spew- fillet – high-order theory approach, Journal of Engineering Mechanics – ASCE, 125(11), 1298–1307.

[8] das Neves, P. J. C., da Silva, L. F. M., and Adams, R. D., (2009), Analysis of mixed adhesive bonded joints part II: parametric study, Journal of adhesive science and Technology, 23, 35–61.

[9] Adams, R.D., Comyn, J., Wake, W.C., (1997). Structural adhesive joints in engineering. London, Chapman & Hall.

[10] Tsai, M.Y., Oplinger, D.W., Morton, J., (1998). An improved theoretical solutions for adhesive lap joints. International Journal of Solids and Structures, 35, 1163–1185.

[11] Mortensen, F., Thomsen, O.T., (2002). Analysis of adhesive bonded joints: a unified approach. Composite Science and Technology, 62, 1011–1031.

[12] Yang, C., Huang, H., Tomblin, J.S., Sun, W., (2004). Elastic–plastic model of adhesive-bonded single-lap composite joints. Journal of Composite Materials, 38, 293–309.

[13] Zou, G.P., Shahin, K., Taheri, F., (2004). An analytical solution for the analysis of symmetric composite adhesively bonded joints. Composite Structures, 65, 499–510.

[14] Grabovac, I., Whittaker, D., (2009). Application of bonded composites in the repair of ships structures - A 15-year service experience. Composites Part A, 40, 1381-1398.

[15] Balle, F., Wagner, G., Eifler D., (2009). Ultrasonic metal welding of aluminium sheets to carbon fibre reinforced thermoplastic composites. Advanced Engineering Materials, 11, 1-2.

[16] Khalili, S. M. R., Shiravi, M., Nooramin A.S., (2010). Mechanical behaviour of notched plate repaired with polymer composite and smart patches – experimental study. Journal of reinforced plastics and composites, 29, 3021.