پيش‌بيني عمر خستگي در اتصالات چسبي بر اساس سفتي اوليه و مقدار افت سفتي

Fatigue Life Prediction of Adhesive Joints Based on Initial Stiffness and Stiffness Degradation

امروزه استفاده از اتصالات چسبي در سازه ها به دليل مزاياي متعددشان افزايش يافته است. در كاربردهاي سازه اي، با توجه به عمر كاري، خستگي به عنوان مهمترين شكل بارگذاري در نظر گرفته مي شود. در اين مقاله، آزمايش‌هاي تجربي به منظور بررسي فرآيند خرابي خستگي اتصالات چسبي دولبه، تشكيل شده از 16 لايه الياف شيشه نوع E و رزين اپوكسي حاوي ذرات TiO2 به عنوان چسب، تحت بارگذاري سيكلي انجام شده است و سپس روشي براي پيش‌بيني عمر خستگي اين اتصالات بر اساس سفتي اوليه ارائه شده است. پراكندگي نتايج نشان مي‌دهد كه عمر نهايي خستگي تا حد زيادي به سفتي اوليه آنها بستگي دارد. به اين منظور يك رابطه نمايي براي تخمين اوليه عمر نهايي اتصالات بر حسب سفتي اوليه ارائه شده است. علاوه بر سفتي اوليه، ميزان افت سفتي در اتصالات تحت بارگذاري خستگي نيز بر روي كاركرد نهايي آنها تأثيرگذار است و لذا مي‌توان بر اين اساس تخمين اوليه عمر خستگي را كه بر اساس سفتي اوليه تعيين شده است اصلاح نمود. همچنين يك شاخص خرابي با استفاده از مقدار كاهش سفتي براي كنترل فرآيند خرابي خستگي در حين بارگذاري معرفي شده است.

Use of adhesively bonded joints in structures has been increased in recent years because of their advantages. In structural applications, fatigue is generally considered to be the most important form of loading in respect to long-term service life. In this paper, experimental tests have been performed in order to examine the fatigue damage process of double lap adhesive joints, composed of E-glass laminates and epoxy adhesive with TiO2 particles, under fatigue loading and then a method was proposed for fatigue life prediction based on initial stiffness. The scatter in results shows that the fatigue life is mostly dependent on initial stiffness. According to this, an exponential equation based on the initial stiffness has been proposed to have an initial estimation of fatigue life of the adhesive joints. In addition to the initial stiffness, stiffness degradation of the joints under fatigue loading influences on their final performance and therefore the initial estimation of fatigue life based on the initial stiffness could be modified. Also to have an online control of the fatigue damage process during the fatigue loading, a damage index using stiffness degradation was introduced.