19313

۱۹۳۱۳

بررسي تجربي و عددي اثر رطوبت محيط بر رفتار اتصالات چسبي تركيبي

كارشناسي ارشد

سازه و بدنه

1394-1396

۱۳۹۷/۱/۲۹

دكتر حامد سعيدي گوگرچين

خودرو

چسب¬ها در اتصالات مورد نياز در صنايع هوافضا، خودرو، تجهيزات ورزشي و در وسايل حمل و نقل مانند قطار و ... استفاده مي¬شود. اتصالات چسبي در مقايسه با بست هاي مكانيكي باعث كاهش شديد وزن و قيمت سازه مي¬گردند. از آنجا كه چسب¬ها ماهيتا از مواد پليمري ساخته شده¬اند، نياز است مقاومت اتصال و دوام آنها در شرايط بد محيطي نظير دما¬¬هاي مختلف و مقادير متفاوتي از رطوبت¬، بررسي گردد و ميزان تنزل خواص در چسب در اثر شرايط بد محيطي ارزيابي گردد. در اين پژوهش اثر رطوبت بر خواص مكانيكي دو نوع چسب(Araldite2015 و AV138) در سه نوع محيط مرطوب با درصدهاي رطوبتي 75%، 85% و غرق در آب در دماي اتاق، مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين مطالعه نمونه¬هاي تك لبه¬ايSLJ، DCBو ENF براي اين دو چسب ساخته شد و با دستگاه كششSantom، با ظرفيت 15¬تن، تست ها براي نرخ كشش 1mm/min و 100mm/min انجام شد. نمونه¬هاي SLJ براي هر كدام از چسب ها و هم چنين تركيب آنها(اتصال تركيبي به نسبت 50%) ساخته شد و در هر سه محيط مرطوب قرار داده شد و در 4 بازه¬ي زماني و در 2 نرخ كشش، از آنها تست گرفته شد. نمونه¬هاي DCB و ENF به صورت سطح باز(Open Face) ساخته شد و پس از اشباع شدن در 3 محيط مرطوب تكميل و در دو نرخ كشش مورد تست قرار گرفتند. در نهايت در نرم افزار آباكوس، اين نمونه¬ها با استفاده از مدل ناحيه چسبناك شبيه سازي شد و تنزل خواص و پارامترهاي CZM استخراج گرديد. در اين پژوهش مشخص گرديد، بار شكست استاتيكي اتصال تك لبه اي(Araldite 2015 و Araldite AV138 و تركيب آنها) با افزايش زمان در معرض قرار گرفتن در محيط مرطوب، كاهش مي¬يابد و تنزل در استحكام، براي محيط هايي با رطوبت بالا بيشتر مي باشد. همچنين چسب¬هاي تركيبي SLJ تنزل بيشتري نسبت به اتصال تك چسبي SLJ دارند. اين در حالي است كه كشيدگي اتصالات تركيبي در رطوبت¬هاي بالاتر نسبت به اتصالات تك چسبي SLJ بيشتر است. همچنين استحكام شبه ديناميكي تمامي اتصالات با زمان بيشتر در معرض گذاري افزايش مي¬يابد و كاهش استحكام در ميزان رطوبت بالاتر، بيشتر مي شود. علاوه بر اين كشيدگي اغلب نمونه¬ها با گذر زمان افزايش يافت.

1397/06/03

experimental and numerical investigation of moisture effect on adhesive bonding behavior

8/25/2019 12:00:00 AM

Mixed-adhesively bonded joints are used in the automotive industry, since it leads to stress concentration reduction, higher fatigue life, and reduction in the weight of the joints. A combination of flexibility and stiffness can be found in mixed-adhesive joints. Through this work, an extensive experimental and numerical study is carried out to clarify the behavior and failure in the mono-adhesive joints and mixed-adhesive joints in different humidity ratio condition (dry, 75.3%, 84.2% and immerged in tape water at 25ºC) and different strain rates (1 mm/min and 100 mm/min). However, the experimental results show that the static strength of SLJs are reduced with higher humidity ratios and higher exposure time. Mixed-adhesive joints show a continual reduction in static failure load. Meanwhile, the flexibility behavior of all types of the joints increases and mixed-adhesive joints have the maximum increase. Experimental investigations are compared to the numerical analysis which is carried out by bilinear cohesive zone model (CZM) in ABAQUS6.14.1. Through this work, the degradation of cohesive parameters of adhesives is calculated by using open face DCB and ENF specimens. It is found that cohesive parameters are degraded with higher moisture content condition for mode I and mode II of failure. Then through Gravimetric, bulk specimens for both adhesives are examined and diffusion parameters are extracted. The mass diffusion equation is solved for SLJ’s adhesive interface. By the way, the SLJ which has non-uniform moisture content distribution is modelled by engaging specific CZM parameters related to the specific moisture content. There is a good agreement between experimental and numerical data.