26295

كاربرد مفهوم ماده معادل در بررسي رفتار شكست با استفاده از مدل ناحيه چسبنده

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

1398-1400

1400/12/22

دكتر هادي خرمي‌شاد

دكتر عليرضا ترابي

مهندسي مكانيك

مدل ناحيه چسبنده به عنوان روشي جهت مدل‌سازي و شبيه‌سازي ايجاد و رشد ترك و آسيب در سازه‌هاي مختلف مكانيكي به خصوص اتصالات چسبي كاربرد فراواني دارد. مزيت‌هاي عالي مدل ناحيه چسبنده مانند عدم نياز به ترك اوليه، عدم وجود تكينگي تنش، پيش‌بيني رفتار آسيب عالي، كاربرد و به تبع آن، نياز به توسعه اين مدل را افزايش مي‌دهد. اگرچه مدل‌سازي شكست با استفاده از مدل ناحيه چسبنده به خوبي قابل انجام است، اما در برخي موارد، وجود پيچيدگي در مدل، عدم توانايي در استخراج كامل پارامترهاي آزمايشگاهي مدل و صرف زمان و هزينه بالا در مدل‌سازي عددي مدل‌هاي پيچيده، استفاده از مدل ناحيه چسبنده را محدود و يا با مشكلاتي مواجه مي‌نمايند. بدين منظور، روشي جهت معادل‌سازي مدل‌هاي ناحيه چسبنده پيچيده اتصالات چسبي تحت بارگذاري مود I با استفاده از نمونه تير يكسرگيردار دولبه ارائه شده است. روش موردنظر مدل‌هاي ناحيه چسبنده را با استفاده از فرضيات مفاهيم ماده معادل و مجازي به يك مدل ذوزنقه‌اي معادل نموده و صرف زمان و هزينه تحليل و مدل‌سازي مدل‌هاي پيچيده را كاهش مي‌دهد. يكتايي، جامعيت و دقت نتايج حاصله تحليل شده و علل يكتايي نتايج ارائه شده‌ است. كارايي روش با مدل‌سازي عددي مدل‌هاي مختلف بدست آمده در مقالات ساير محققين از جنبه‌هاي مختلف مانند نوع چسب، نوع چسبنده، نوع اتصال و... بررسي و مطابقت خوبي (خطا 5-15 درصد) بين نتايج منحني نيرو- جابه‌جايي حاصل از روش موردنظر و نتايج ارائه شده محققين مشاهد شده است. در اتصالات چسبي مورد بررسي، تاثير مواد با رفتارهاي مختلف مانند چسبنده‌هاي متفاوت، چسب‌هاي مختلف و نوع شكست چسب (نرم و ترد) تحليل و نتايج تفسير شده‌است. صحه‌سنجي آزمايشگاهي نيز با مقايسه نتايج منحني نيرو- جابه‌جايي حاصل از آزمايش و مدل‌سازي عددي اتصال تير يكسرگيردار دولبه با چسبنده‌هاي كامپوزيتي و چسبي با رفتار نرم انجام شده است. نتايج منحني نيرو- جابه‌جايي تفسير شده و مطابقت خوبي بين نتايج عددي و آزمايشگاهي با خطاي كمتر از 15 درصد مشاهده مي‌شود كه نشان از توانايي مناسب روش موردنظر در تحليل اتصالات چسبي نمونه تير يكسرگيردار دولبه تحت بارگذاري مود I مي‌باشد.

1401/01/17

Application of equivalent material concept in study of fracture behavior using cohesive zone model

3/13/2023 12:00:00 AM

A new method for equating complex cohesive zone models of adhesively bonded joints of DCB specimens under mode I loading is presented. The proposed method, using assumptions of equivalent material concept EMC and fictitious material concept FMC presents an equiva-lent model of cohesive zone models to reduce the time and cost of analyzing and modeling complexity. Results uniqueness, comprehensiveness and accuracy are analyzed and reasons are presented. The efficiency of method is evaluated by numerical modeling of different co-hesive zone models obtained in articles of other researchers from different aspects such as ad-hesive type, adherend type, joint type, etc. Excellent agreements have been observed between results of force-displacement curves. Experimental validation is also performed by comparing the results of force-displacement curves obtained from Mode I test and numerical modeling of DCB specimen with composite adherends and a highly ductile adhesive. The results of force-displacement curves are interpreted and good agreements have been observed between the numerical and experimental results, which shows the appropriate ability of method in ana-lyzing DCB specimen adhesively bonded joints under mode I loading.

اتصالات چسبي , مفهوم ماده معادل , مدل ناحيه چسبنده , نمونه تيريكسرگيردار دولبه , شكست مود اول , منحني نيرو- جابه‌جايي

Adhesively bonded joints , Equivalent material concept , Cohesive zone model , DCB specimen , Mode I loading , Force-displacement curve

Mohammad Noruzi

Dr. Hadi Khoramishad