بررسي اثر ضخامت چسبنده بر ضريب شدت تنش عمومي در اتصال نانوچسبي تك لبه‎اي

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - سازه هاي هوايي

دي 1395

دكتر مجيدرضا آيت‌اللهي

مكانيك

در اين پايان‌نامه اثر ضخامت چسبنده و طول اتصال بر مقادير ضريب شدت تنش عمومي (Generalized Stress Intensity Factor-GSIF) و بار شكست در اتصالات چسبي و نانوچسبي تك لبه‎اي موردبررسي قرارگرفته و در ادامه با پيشنهاد يك روش تركيبي، بار شكست اتصالات چسبي و نانوچسبي تك لبه اي با ضخامت چسبنده متغير پيش بيني گرديد. بدين منظور مجموعه اي از آزمايش ها بر روي اتصالات چسبي تك لبه اي با چسبنده آلومينيوم و چسب اپوكسي انجام شد. به منظور توليد نانوچسب نيز از نانولوله هاي كربني به عنوان افزودني استفاده گرديد كه با روش اولتراسونيك در چسب توزيع شدند. زمان بهينه توزيع نانولوله هاي كربني در چسب نيز با استفاده از تكنيك گرانروي حاصل گرديد. در ادامه ضمن معرفي روشي موسوم به روش نسبي، نسبت مقادير GSIF براي دو اتصال با مقادير متفاوت ضخامت چسبنده در طول ثابت محاسبه شد. بر اين اساس نسبت GSIF دو اتصال در راستاي مرز اتصال، تحت بار ثابت و همچنين تحت بار شكست داراي مقدار تقريباً ثابتي است كه از اين نتيجه مي توان براي اندازه گيري مقادير GSIF در لبه اتصال كه با تكينگي همراه است استفاده نمود. در ادامه با استفاده از نتايج به‌دست‌آمده در اين بخش و تركيب روش نسبي با مدل تحليلي ولكرسون مقدار ضريب شدت تنش بحراني در اتصالات چسبي و نانوچسبي باضخامت چسبنده متغير تخمين زده‌شده است. تطابق خوبي بين مقادير تخميني با مقادير حاصل از آزمايش به‌دست‌آمده است. در انتهاي اين تحقيق اثر تعاملي مشخصه‎ها‎ي هندسي يك اتصال چسبي تك لبه‎اي بر مقادير ضريب شدت تنش بحراني و بار شكست اتصالات با استفاده از يك تحليل آماري موردبررسي قرارگرفته است.

1395/12/15

1/1/1900 12:00:00 AM

In this study, the effect of substrate thickness an​d bonding length geometrical features on generalized stress intensity factor (GSIF) an​d failure load in single lap nano-adhesive joints were investigated. A coupled method was proposed for prediction of failure load in adhesively bonded single lap joints with different substrate thicknesses. A ratio method was developed for single lap joints with different substrate thicknesses at constant bonding length. Based on the ratio method, it was shown that despite the singularity of the stress intensity factor (H) near the bonding end, the ratio of H of two SLJs with different substrate thicknesses is almost equal at singular an​d nonsingular regions. It was also found that for joints with different substrate thicknesses, the ratio of H based on the interface shear stress obtained by finite element method (FEM) is almost equal to the ratio of H obtained using the analytical model of Volkersen based on the shear stress along the adhesive mid-plane. A coupled extended ratio method an​d an analytical model are proposed to predict the critical stress intensity factor (Hc) of adhesive joints an​d nano-adhesive joints with different substrate thicknesses. A good correlation between the experimental data an​d the prediction was obtained. The second part of this research investigates the interactive effect of different geometrical features on the Hc an​d the failure load in single lap adhesive joints by means of a statistical analysis.