16693

16693

بررسي اثر همزمان طول اتصال و طول ترك اوليه بر بار شكست اتصالات نانوچسبي تك لبه‌اي به روش نرخ آزادسازي انرژي كرنشي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

دي 1395

دكتر مجيدرضا آيت اللهي

مكانيك

در اين تحقيق اتصالات چسبي و نانوچسبي تك لبه‌اي ترك‌دار با طول اتصالات و طول ترك‌هاي بين وجهي متفاوت بررسي‌شده‌اند تا تأثير همزمان اين دو پارامتر در بار شكست اين‌گونه از اتصالات مشاهده شود. اتصالات چسبي در حال حاضر موردتحقيق بسياري از پژوهشگران هستند، بااين‌حال تاكنون تأثير همزمان اين دو پارامتر در شكست اين‌گونه اتصالات بررسي نشده است. در اين تحقيق از روش نرخ آزادسازي انرژي كرنشي در مكانيك شكست الاستيك خطي استفاده‌شده است و لذا هندسه اتصالات و نوع چسب به‌كاربرده شده به‌گونه‌اي انتخاب‌شده‌اند تا شرايط الاستيك خطي برقرار باشد. براي محقق شدن اين امر از چسبنده‌هاي نسبتاً ضخيم آلومينيوم و چسبي ترد بر پايه اپوكسي استفاده‌شده است. براي انجام روند آزمايشگاهي اين پژوهش ابتدا اتصالات چسبي با چهار طول اتصال و شش طول ترك مختلف و همچنين اتصالات نانوچسبي با چهار طول اتصال و چهار طول ترك متفاوت طراحي و ساخته شدند و سپس اين اتصالات در دستگاه كشش مورد آزمايش قرارگرفته‌اند. در ادامه، نتايج آزمايشگاهي با روش عددي بر پايه المان محدود تركيب‌شده‌اند تا با داشتن بار شكست اتصالات از آزمايش‌ها، نرخ آزادسازي انرژي كرنشي بحراني يا انرژي شكست از روش المان محدود محاسبه شود. پارامتر جديدي با نام طول مؤثر به‌صورت تفريق طول اتصال و طول ترك براي هر اتصال تعريف مي‌شود. مشاهده‌شده است كه اتصالات با طول مؤثرهاي يكسان داراي انرژي شكست و تركيب مودهاي يكساني هستند. همچنين مشاهده‌شده است كه اتصالات لبه‌اي در طول اتصالات متفاوت و طول ترك‌هاي مختلف داراي گستره‌ي وسيعي از تركيب مودها هستند و براي پژوهش‌هاي مودهاي تركيبي يك و دو نمونه‌هاي مفيدي خواهند بود. واژه‌هاي كليدي: اتصالات نانوچسبي تك لبه‌اي ترك‌دار، ترك‌هاي بين وجهي، نرخ آزادسازي انرژي كرنشي، مودهاي تركيبي، طول مؤثر

1395/11/30

1/1/1900 12:00:00 AM

In this research, precracked single lap adhesive an​d nano-adhesive joints with different overlap an​d interfacial crack lengths were investigated to determine the effect of these two parameters on fracture loads of joints. Nowadays many researchers are inquiring about adhesive joints, but the simultaneous effect of overlap an​d precrack length has not been studied yet. In this study the strain energy release rate method was used therefore the geometry of joints an​d kind of material were chosen somehow to linear elastic fracture mechanics dominates. To achieve this, the relatively thick aluminum an​d brittle epoxy adhesive were used. To do the experimental part of this research, first adhesive joints with four overlap lengths an​d six precrack lengths an​d nano-adhesive joints with four overlap lengths an​d four precrack lengths were designed an​d made an​d then they were tested. In the following experimental results were combined with finite element analysis to gain the strain energy release rate by finite element method via having failure loads of joints. A new parameter called the effective length is defined as subtracting the overlap length of the joint an​d the crack length for each joint. It is observed that joints with the same effective length have equal fracture energy an​d mode mixity. It is also observed that single lap joints with different overlap lengths an​d precrack lengths have a wide variety of mode mixity an​d are suitable specimens for mixed mode investigation. Keywords: precracked single lap nano-adhesive joints, interfacial cracks, strain energy release rate, mode mixity, effective length