20084

۲۰۰۸۴

تحليل تجربي و عددي استحكام سازه اتصال چسبي فلز به فلز به كمك توسعه يك مدل ناحيه چسبناك پتانسيل پايه جديد

دكتري تخصصي

سازه و بدنه خودرو

۱۳۹۷/۰۷/۲۲

پروفسور محمدحسن شجاعي فرد

دكتر حامد سعيدي گوگرچين

خودرو

در سال¬هاي اخير توجه به كاهش وزن خودرو به منظور كاهش آلاينده¬ها و افزايش ايمني آن، خودروسازان را با چنان چالشي روبرو كرده است كه استفاده از طراحي¬هاي نوآورانه را سرلوحه كار خود قرار داده¬اند. در همين راستا بكارگيري مواد غيرمشابه در سازه بدنه خودروها نيازمند استفاده از تكنيك-هاي اتصال نويني است. از ميان اتصالات مكانيكي موجود و قابل اجرا در خطوط توليد، مزاياي منحصر به فرد اتصالات چسبي سبب شده است كه استفاده از اين اتصالات بسيار مورد توجه شركت¬هاي خودروسازي قرار گيرد. آنچه كه در اين ميان حائز اهميت است، شبيه¬سازي عددي اتصالات چسبي به منظور پيش¬بيني رفتار مكانيكي اين اتصالات در سازه مورد استفاده است. در اين راستا مناسب¬ترين مدل ماده براي شبيه¬سازي لايه چسب، استفاده از مدل ناحيه چسبناك مي¬باشد. با وجود اين، محدوديت¬هاي قابل توجه در مدل¬هاي ناحيه چسبناك موجود، بكارگيري آن¬ها را در بارگذاري تحت مود تركيبي با مشكل مواجه كرده است. با در نظر گرفتن اين محدوديت¬ها مدل¬هاي ناحيه چسبناك غير پتانسيل پايه و پتانسيل پايه جديدي در اين رساله با عناوين مدل پارك ساده¬سازي شده (S-PPR) و مدل پارك تعميم يافته (G-PPR) توسعه يافته-اند. در اين پژوهش از چسب آرالديت 2015 در 5 ضخامت مختلف بهره برده شده است. هدف از اين مهم دستيابي به انواع ميدان¬هاي برداري كشش - جدايش در چسب¬ها مي¬باشد. در همين راستا جهت استخراج منحني كشش - جدايش اين چسب¬ها به روش مستقيم از آزمون¬هاي تجربي تير دو لبه يكسر گيردار (DCB) و تير انتها شياردار (ENF) بهره برده شده است. به منظور اعتبارسنجي منحني¬هاي بدست آمده از مقايسه پاسخ تجربي و عددي اتصال ENF استفاده شده است. پس از اعتبارسنجي، به تحليل مسائل مود تركيبي اتصال تك لبه¬اي (SLJ) و اتصال لب به لب پَخ¬دار (SBJ) پرداخته شده است. شايان ذكر است كه طي شبيه¬سازي عددي اين اتصالات، پاسخ مدل¬هاي ناحيه چسبناك توسعه يافته با مدل¬ دوخطي و مدل پارك مقايسه گرديده است. نتايج بيانگر آن هستند كه استخراج مستقيم قوانين كشش – جدايش چسب و تجويز آن به مدل عددي (كه در مدل G-PPR اتفاق افتاد) منجر به حذف مشكلات عدم همگرايي شده و پاسخ¬هاي بدست آمده بسيار به واقعيت نزديك مي¬باشند.

1397/12/01

Experimental and Numerical Analysis of Metal Adhesive-bonded Structure Strength using A Novel Potential-based Cohesive Zone Model

2/20/2019 12:00:00 AM

In recent years, attention to reducing vehicle weight to reduce pollutants and increase its safety in order to satisfy more customers and legal requirements has put car makers at the forefront to use innovative designs as a top priority. In this regard, the use of non-like materials in the body structure of vehicles requires the use of new joining techniques. Considering the mechanical fitting available on the production lines, the unique advantages of adhesive bonding have led to the use of these technique to be of great interest to automotive companies. What is important is the numerical simulation of adhesive joints to predict the mechanical behavior of them in the structure. In this regard, the most suitable material model for simulating the adhesive layer is cohesive zone model (CZM). However, significant constraints on the existing CZMs have encountered problems in loading under a mixed mode. In order to overcome these constraints, two new CZMs, non-potential and potential-based models, have been developed in this thesis. In this study, the Araldit 2015 epoxy Adhesive has been used in 5 different thicknesses. The purpose of this is to achieve a variety of vector fields of traction-separation in adhesives. In order to direct extract of the adhesive traction-separation curves, the Double Cantilicar Beam (DCB) and the End-Notched Flecture (ENF) specimens were fabricated and tested. In order to validate the curves obtained from the tests, the comparison of the experimental and numerical responses of ENF tests, Single Lap Joint (SLJ) and Scraf Bott Joint (SBJ) bonding were done. During the numerical simulation of these joints, the responses of the developed CZMs were compared to Bi-linear and PPR models. The results indicate that the developed models show a more accurate response than the previous models.