عنوان پایان‌نامه
بررسی عددی و تجربی اثر استفاده از المانهای تقویتی در استحکام اتصالات چسبی کامپوزیتها
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3094;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71289
- تاریخ دفاع
- ۲۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدرضا کاجی اصفهانی
- استاد راهنما
- محمد رضا فراهانی
- چکیده
- یکی از مهم‌ترین مسائل در ساخت کامپوزیتها توانایی اتصال و مونتاژ آن‌ها است. روش‌های متعددی برای اتصال ساختارهای مشابه و غیرمشابه وجود دارد. روش‌های مکانیکی مرسوم از طریق برش الیاف حاصل می‌گردند، که این سبب ایجاد تمرکز تنش و غیریکنواختی توزیع بار می‌شود. ازاین‌رو استفاده از اتصالات چسبی در سازه‌های کامپوزیتی در حال افزایش است. اتصالات چسبی در مقایسه با اتصالات مکانیکی دارای مزیت‌های زیادی ازجمله مقاومت مناسب در برابر خستگی، کاهش ضریب تمرکز تنش، کاهش وزن سازه، بازدهی بالاتر، مقاومت بالا در برابر تنش‌های پیل و کیلواژ و قابلیت پخش نمودن نیرو در سرتاسر اتصال است. از روش‌های استحکام‌بخشی اتصالات کامپوزیتها می‌توان به استفاده از المانهای تقویتی در محل اتصال کامپوزیتها اشاره نمود. در این پروژه استفاده از المانهای تقویتی سیم در ضمن اتصالات چسبی برای بهبود استحکام و جابجایی اتصال کامپوزیت به کامپوزیت بررسی شد. پارامترهای همچون نوع چسب، تعداد سیم، قطر سیم، جنس سیم و زاویه سیم به‌عنوان پارامترهای تأثیرگذار بر استحکام‌بخشی شناسایی‌شده و موردبررسی قرارگرفته شد. برای بررسی اثر سیم در اتصال ابتدا با طراحی آزمایش‌های تجربی اثر پارامترها بررسی‌شده و سپس با تحلیل عددی به‌وسیله شبیه‌سازی اتصال در نرم‌افزار المان محدود آباکوس به بررسی صحت نتایج، تحلیل و تعمیم آن‌ها پرداخته شد. نتایج حاصل نشان داد استفاده از 10سیم به‌عنوان المان تقویتی می‌تواند در چسب آرالیت 2015 به‌عنوان چسب نرم تا 64/80 % و در چسب اپوکسی رزین به‌عنوان چسب ترد تا 18/73 % سبب بهبود استحکام شود. تأثیر المان تقویتی سیم در چسب نرم بیش از چسب ترد است. هم‌چنین افزایش تعداد سیم، استفاده از سیم با مدول یانگ بالاتر، و سیم با قطر بیشتر می‌تواند استحکام اتصال را افزایش دهد. نحوه جایگذاری سیم در استحکام اتصال تأثیرگذار است و بهترین حالت جایگذاری سیم به‌صورت موازی با جهت اعمال بار می‌باشد. کلمات کلیدی: کامپوزیت، اتصال چسبی، المان تقویتی، سیم
- Abstract
- The use of adhesives in place of traditional fasteners is becoming increasingly popular in structural design. Adhesives are the materials of choice for many applications because they enable lightweight designs, reduce the stress concentrations, could be used to join dissimilar materials, and are often cheaper to use than the traditional fasteners. They also provide a greater contact area than that of a bolted joint and thus more efficient stress distribution. The use of adhesive bonding as a joining method in aircraft construction and repair is an accepted means of attaining high structural efficiency and improved fatigue life. One of the strengthening methods of composite connection is using a reinforcement element in the adhesive layer. The use of additional elements in adhesive layer due to make uniform stress distribution improve strength and toughness of the connection. The aim of the present project is evaluated wire as reinforcement elements in adhesion. The effect of metal geometric and material characteristics of metal wire as reinforcement element and the dependency of adhesive characteristics of the role of wire was studied. Numerical molding used to simulate the single lap joint in Abaqus and the effects of various parameters including the kind of adhesion, the number of wires, the fiber diameter, angle of wire and the fiber stiffness as a mechanical property of the reinforcing element were studied on the shear and peel stress distributions. To confirm numerical result, the effect of reinforcements in the adhesive layer was studied experimentally by using a single lap joint with composite adherents. The result shows the positive effect of wire in adhesion. By increasing the number of wire stress distribution become uniform and joints strength increase significantly. By choosing a stiffer wire, stress distribution diminish and improve joint. Increases diameter from 0.2 mm to 0.4 mm and embedded wire parallel to force direction increases strength. Although Wire as reinforcement element have positive role in both brittle and ductile adhesion, the positive effect is more sensible in ductile adhesion. Keywords: Composite, reinforcement element, wire, adhesion
