عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی و عددی استحکام اتصالات چسبی تک لبه دارای ناپیوستگی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3610;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81200;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3610;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81200
- تاریخ دفاع
- ۰۶ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- فرهاد حیدرپور
- استاد راهنما
- محمد رضا فراهانی
- چکیده
- به منظور طراحی اتصالات در سازه های مهندسی، توانایی تجزیه و تحلیل اتصالات و به عبارت دیگرتعیین تنش و کرنش تحت یک بارگذاری معین و پیش بینی نقاط شکست احتمالی ضروری می باشد. در اتصالات چسبی وجود عیوب یا عدم پیوند در ناحیه چسب، خصوصاً در اتصالات با سطح همپوشانی زیاد، دور از ذهن نمی‌باشد. هدف از این پژوهش بررسی تجربی و عددی تأثیر اندازه و شکل عیوب دوبعدی و سه بعدی بر استحکام نهایی اتصالات چسبی تک لبه می باشد. بدین منظور عیوب با هندسه‌های مربعی، مثلثی و دایره ای و با سطح مقطع های مختلف به صورت مصنوعی در اتصال نمونه های آلومینیومی با استفاده از چسب Araldite 2015 ایجاد شده است. پس از ساخت نمونه‌های معیوب (با عیوب دوبعدی و سه بعدی) و انجام آزمون کشش محوری بر اساس استانداردASTM-D1002-01، حداکثر نیروی (تنش) قابل‌تحمل توسط هر نمونه استخراج شده است. به طور کلی می توان گفت که با بزرگ‌تر شدن اندازه عیوب، استحکام نهایی کاهش می یابد. این کاهش استحکام در نمونه ها با عیوب دو بعدی به صورت غیرخطی و در نمونه ها با عیوب سه بعدی تقریباً به صورت خطی می باشد. بررسی ها نشان می دهد تا اندازه عیب %30، کاهش استحکام تدریجی اتفاق می افتد. به طوری که تنها با افزایش 6% اندازه عیب، استحکام حدود 10% کاهش می یابد. بررسی روی شکل عیوب نشان می دهد که عیوب دایره ای کمترین تأثیر را بر روی کاهش استحکام اتصالات تک لبه چسبی دارد. بیشترین اختلاف در کاهش استحکام نمونه ها با عیوب دایره ای نسبت به سایر اشکال عیوب دو بعدی و سه بعدی به ترتیب برابر 10% و %7 می باشد. جهت پیش بینی استحکام نهایی در نمونه های معیوب نسبت به نمونه مرجع (بدون عیب)، روابطی بر پایه اندازه و شکل عیوب پیشنهاد شده است. برای بررسی بیشتر اتصالات تک لبه دارای ناپیوستگی به مدل سازی المان محدود سه بعدی اتصالات پرداخته شد. برای مدل سازی چسب از المان های چسبی و مدل ناحیه چسبنده استفاده شده است. با استفاده از نتایج شبیه سازی سعی شده است تا تأثیر عیوب بر استحکام اتصال توجیه شود. نتایج المان محدود به خوبی کاهش استحکام در نمونه های دارای عیوب را توجیه کرده است. واژه‌های کلیدی: اتصال چسبی، اتصال تک لبه، عیوب، دوبعدی، سه بعدی، استحکام اتصال.
- Abstract
- In order to design joints in engineering structures, it is necessary to be able to determine the stress and strain under a certain load and predict the failure potential. Adhesive joints are prone to defects and separation, especially the joints with high overlap area. The aim of this study is to experimentally examine the effect of the size and shape of 2D and 3D defects on ultimate tensile strength of the single lap joints. To this end, square, triangular and circular defects with different areas were artificially implemented in the Araldite 2015 adhesive layer between the Aluminum 2024-T3 adherents. The artificially defected samples (with 2D and 3D defects) were examined under the axial tension tests according to ASTM D1002-01 standard. The maximum bearable stress was obtained for each sample. In the case of the single lap joint with 3D defects, there is an approximately linear decrease in joint strength as the defect area increases. However, when 2D defects are applied in adhesive joint, a non-linear decrease in the joint strength is observed. In a matter of fact, the strength decreases gradually until the defect area/overlap area is smaller than 30.25%. The decline in strength, as the defect size increments, is not commensurate for small defect sizes, indicating that the edges of overlap become more important as the local strains exceeding the limiting values in this zone. The survey about the defects shape show that the least decline in the strength of single lap joints occurs with circle defects. The average disparity in reducing the strength compared to the other 2D and 3D defects is approximately 5% and 3.5%, respectively. Based on the experimental results, function were proposed for the 2D and 3D defects to estimate the ultimate strength in defected samples with respect to defect-free samples. For more investigation finite element simulation carritd out. In 3D model adhesive modeled as cohesive element using cohesive zone model (CZM). Stress in the joint overlap was used successfully for explaining joint strength. Key words: adhesive joint, single lap joint, 2D Defect, 3D Defect, Joint Strength, FEM.
