اثر پارامترهاي هندسي و مادي اتصال چسبي تك لبه اي در كاهش تمركز تنش

Effects of geometry and material factors of adhesively bonded single lap joint on stress concentration

يكي از عوامل مهمي كه استحكام اتصالات چسبي را تحت تاثير قرار مي دهد، نحوه توزيع تنش در سطح اتصال مي باشد. در اين تحقيق، عوامل مختلف هندسي و مادي موثر بر كاهش تمركز تنش در يك اتصال تك لبه اي با استفاده از روش اجزاي محدود مورد بررسي قرار گرفته است. عوامل هندسي بررسي شده دراين تحقيق شامل طول اتصال، عرض اتصال، ضخامت چسبنده، اندازه و هندسه فيلت چسب و چسبنده ميباشند. همچنين سفتي چسب و چسبنده نيز از عوامل مادي بررسي شده ميباشند. نتايج حاكي از آن بود كه افزايش طول و عرض اتصال و افزايش ضخامت چسبنده باعث كاهش سطح تنش بيشينه اتصال ميگردد. اين در حالي است كه كاهش ضخامت چسبنده در قسمت بارگذاري نشده باعث كاهش قابل توجه تمركز تنش گرديده است. همچنين نتايج نشان دادند كه هرچه چسبنده سفتي بيشتر و چسب سفتي كمتري داشته باشد، در انتهاي اتصال تمركز تنش كمتري بوجود خواهد آمد. چسب بيرون آمده از اتصال در اثر فرآيند ساخت بصورت فيلت نيز منجر به كاهش تمركز تنش گرديده است. از ميان سه هندسه مختلف فيلت بررسي شده در اين تحقيق، فيلت با هندسه منحني با تقعر به بيرون بيشترين تاثير را بر كاهش تمركز تنش داشته است.

A key factor that affects the strength of bonded joints is the distribution of stress components. As failure initiates from the location of stress concentration, any factor that diminishes the stress concentration can improve the joint strength. In this paper, the geometry and material factors affecting the stress concentration were studied using finite element analyses. The geometry factors include the length and the width of the joint, the substrate thickness, the size and shape of the adhesive and substrate fillets. The substrate stiffness and the adhesive stiffness were the material parameters which were studied. The results indicated that increasing the substrate thickness and the length and the width of the joint caused decrease of the stress concentration. Whereas, decreasing the not-loaded end of the substrate improved the stress distribution over the bond-line considerably. Moreover, higher substrate stiffness and lower adhesive stiffness caused lower stress concentration. The adhesive spew fillet was found to be effective on the stress concentration.