عنوان پایان‌نامه
بررسی عددی و تجربی اثر پارامتر های هندسی لبه موج دار بر استحکام اتصالات کامپوزیت ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3281;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75717;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3281;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75717
- تاریخ دفاع
- ۲۴ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- فیاض نصوحی دهنوی
- استاد راهنما
- محمد رضا فراهانی
- چکیده
- مزیت های استفاده از اتصالات چسبی همواره با محدودیت ضعف استحکام مکانیکی همراه بوده است. افزایش استحکام اتصالات چسبی از طریق اصلاح هندسه ی ناحیه اتصال یکی از روش های تقویت اتصالات چسبی است. اتصال تک لبه معمول ترین نوع اتصال برای چسبنده هایی با ضخامت کم است. هندسه ی موجی یکی از هندسه های مورد استفاده برای افزایش استحکام اتصالات چسبی محسوب می شود. در این پایان نامه به بررسی اثر پارامترهای هندسی نظیر تعداد موج، دامنه موج، نوع موج و ضخامت موج و همچنین نوع چسب بر استحکام اتصالات چسبی کامپوزیتی پرداخته شده است. به منظور بررسی تاثیر پارامترهای ذکر شده، بر استحکام اتصال 20 آزمایش طراحی شد. کامپوزیت استفاده شده در این پژوهش کامپوزیت الیاف شیشه رزین اپوکسی بوده است. برای چسبانده نمونه های کامپوزیتی از دو چسب آرالدیت 2015 و رزین اپوکسی که به ترتیب چسب های نرم و ترد محسوب می شوند استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد، اتصال موجی در مقایسه با اتصال تک لبه برای چسب داکتیل به میزان40% افزایش استحکام داشته است. میزان افزایش استحکام در نمونه موجی در مقایسه با اتصال تک لبه برای چسب ترد رزین اپوکسی تنها حدود 7% بود. با افزایش تعداد موج در لبه اتصال ابتدا شاهد افزایش استحکام و سپس کاهش آن بودیم که علت آن افزایش تمرکز تنش با افزایش تعداد موج می باشد. با افزایش تعداد موج در لبه اتصال از یک موج به یک ونیم موج استحکام اتصال با چسب نرم حدود 18% کاهش پیدا کرد. علاوه بر تمرکز تنش در نمونه با یک و نیم موج، وجود تنش های نا متقارن از دلایل کاهش استحکام اتصال است. در این تحقیق برای بررسی اثر پارامترهای هندسی از طراحی آزمایش و تحلیل واریانس برای بررسی تاثیر هر پارامتر و تاثیر متقابل پارامترها بر یکدیگر استفاده شده است. برای بررسی بیشتر اتصال موجی به مدلسازی المان محدود سه بعدی محدود اتصالات پرداخته شد. برای مدلسازی چسب از المان های چسبی و مدل ناحیه چسبنده استفاده شد. با استفاده از نمودارهای تنش برشی، تنش نرمال و تنش فون میزز سعی شد تا تاثیر هر پارامتر بر استحکام اتصال توجیه شود. نتایج المان محدود به‌خوبی افزایش استحکام در نمونه های موجی را توجیه کرد.
- Abstract
- Advantage of adhesive joints always has been associated with low strength limitation. Modification of the joint interface geometry is one of the strengthening methods. Single lap joint is a common type of the bonding of thin adherents. As modified joint interface geometry, wavy edge joint proposed for increasing the joint strength. In this thesis, the effects of parameters such as the number of waves, wave amplitude, wave type, adherent thickness and the type of adhesive on the load bearing capacity of the composite adhesive wavy joint were examined. In order to evaluate the effects of the above parameters, 20 tensile test samples were prepared. Fiberglass - epoxy composite were used in this study as adherent material. Araldite 2015 and Epoxy resin were used for bonding composite samples as tough and brittle adhesive, respectively. Results show that the wavy edge joint has more strength than the single lap joint about 40% in the Araldite 2015 adhesive. The increasing of the wavy joint strength compared to single- lap joint for brittle adhesive was only about 7 %. By increasing the wave height, the joint strength was increased at first, but further increase in wave height leads to joint weakening because of the increase in stress concentration in the bonding area. Based on the tensile test results, by increasing the wave number in the joint interface from 1 to 1.5, the load bearing capacity reduce about 18%. In this study also analysis of variance have been done in order to evaluate the effect of joint parameters on the joint strength. For more investigation, a 3D finite element (FE) simulation was also carried out. In this model, adherents assume as linear orthotropic elastic material and cohesive zone model (CZM) was used for the adhesive layer. The calculated stresses in the joint overlap was employed successfully for explaining the joint behavior. Keyword: Adhesive joint, Wavy configuration, Brittle and ductile adhesive, Finite element.
