مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی و بهبود استحکام و عمر خستگی اتصال چسبی تک لبه‌ای با بکارگیری مدل ناحیه چسبناک تضعیف‌شونده چرخه‌ای

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی دانشگاه علم و صنعت
2 عضو هیات علمی دانشگاه علم و صنعت ایران
3 دانشجوی دکتری
4 دانشجوی کارشناسی ارشد
چکیده
این پژوهش قصد دارد تا استحکام و سفتی استاتیکی و عمر خستگی اتصال چسبی تک لبه‌ای را با استفاده از مدل ناحیه چسبناک، تحت شرایط هندسی مختلف مورد ارزیابی قرار دهد. برای این منظور در شبیه‌سازی لایه چسب از مدل ناحیه چسبناک دو خطی بهره برده شده به نحوی که طی بارگذاری مود ترکیبی رفتار شکست چسب در مود III با رفتار شکست آن در مود II یکسان در نظر گرفته شده است. در ادامه، برای مدل‌سازی آسیبِ خستگی از زیر روال‌نویسیِ یو. اس. دی. اف. ال. دی. جهت شبیه‌سازی آسیب خستگی در لایه چسب در نرم افزار آباکوس استفاده گردیده است. به منظور اعتبارسنجی شبیه‌سازی، نتایج عددی استحکام و سفتی استاتیکی و همچنین عمر خستگی با نتایج تجربی موجود در مراجع صحه‌گذاری شده و درنهایت این پژوهش به بررسی اثر پارامترهای طول ناحیه هم‌پوشانی، ضخامت چسبنده‌ها و پَخ‌ دار کردن چسبنده‌ها در ناحیه هم‌پوشانی پرداخته است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش طول ناحیه هم‌پوشانی سبب افزایش استحکام استاتیکی و عمر خستگی اتصال می‌گردد. همچنین افزایش ضخامت چسبنده‌ها با اینکه عمر خستگی اتصال را افزایش می‌دهد اما به جهت تغییر در مودهای بارگذاری، با استحکام استاتیکی رابطه مستقیم ندارد. پَخ دار کردن چسبنده‌ها نیز به واسطه چرخش سازگارتر ناحیه اتصال، تاثیر مثبتی بر افزایش استحکام و عمر خستگی از خود بر جای می‌گذارد. بنابراین در طراحی یک اتصال تک لبه‌ای، بهره بردن از طول ناحیه هم‌پوشانی و ضخامت بیشتر در کنار استفاده از تکنیک پَخ زنیِ چسبنده‌ها می‌تواند استحکام و عمر خستگی آن را تا بیشترین حد ارتقا دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation and strength and fatigue life improvement of adhesively bonded single lap joint using cohesive zone model with cyclic degrading

نویسندگان English

Mohammad Hassan Shojaeefard 1
Hamed Saeidi Googarchin 2
Mohammad Reza Gheybi 3
Mohammad Amin Nikkhah 4
چکیده English

In this paper, the static stiffness and strength as well as fatigue life of adhesively bonded single lap joint (SLJ) are numerically studied using the cohesive zone model (CZM). In order to simulation of the SLJ using mixed-mode bi-linear CZM, the failure behavior of adhesive in modes II and III is considered the same. Fatigue damage propagation is simulated through scripting USDFLD Subroutine in ABAQUS/Standard. Static stiffness and strength and fatigue life obtained in this study are consistent with experimental results available in literature. Then, the effect of geometric parameters including overlap length, substrate thickness, and tapered substrates are investigated. The obtained results reveal that the increase of the overlap length would lead to increase the static strength and fatigue life prediction. While increasing substrate thickness results improved fatigue life, there are no a known relation between the static strength and substrate thickness due to the changes of the loading modes. Tapered substrates have also positive effect on the strength and fatigue life because of more compatible rotations. Therefore, to improve the strength and fatigue life of a SLJ, authors suggest greater overlap length and thickness along with tapered substrates.

کلیدواژه‌ها English

Cohesive zone model
single lap joint
fatigue lifetime
adhesive degradation