استفاده از الگوريتم مركب مركزي به‌منظور مدل‌سازي و بهينه‌سازي استحكام كششي اتصالات "كامپوزيت- فولاد"

The application of central composite rotatable design to model and optimize the tensile strength of “composite–steel” connections

در پژوهش حاضر به‌منظور ارايه‌ي مدل رگرسيون و بهينه‌سازي استحكام كششي و كرنش پذيري اتصالات دوگانه‌ي"كامپوزيت پايه اپوكسي تقويت شده با الياف شيشه- فولاد سازه" از الگوريتم مركب مركزي چرخش پذير استفاده شده است. با انتخاب دما و زمان پخت اتصالات به‌عنوان متغيرهاي ورودي، اين پارامترها، پس از انجام آزمون توزين حرارتي، كد گذاري شده و هر كدام در پنج سطح مورد مطالعه قرارگرفتند. به‌منظور برآورد رويه‌ پاسخ مورد نظر و ارايه‌ي مدل متناسب، سيزده آزمايشسيستماتيك انجام شد. به‌منظور سنجش دقت و اعتبار مدل پيشنهادي از آناليز واريانس داده‌ها استفاده شده است. براي بررسي تاثير هم‌زمان و متقابل زمان و دماي پخت بر استحكام اتصالات و برآورد شرايط بهينه فرآيند اتصال، نمودارهاي دو بعدي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند.مقدار بهينه‌ي هركدام از متغيرهاي پخت با بهره‌گيري از داده‌هاي نموداري مدل رياضي ارايه شده، c°40 و 180 دقيقه به‌ترتيب براي دما و زمان پخت اتصالات به‌دست آمد. در نهايت، بررسي‌هاي ريز ساختاري با ميكروسكوپ نوريو الكتروني روبشياز سطوح شكست نمونه‌ها صورت گرفت كه تطابق مناسبي با نتايج حاصل از مدل را نشان داد.

In the present study, central composite algorithm wasused in order to model and optimize the mechanical behavior of “glass fiber reinforced epoxy composite - structural steel “connections. Initial tests showed that the polymer curing variables play a significant role as key process parameters in producing strong and reliable connections. After conducting Thermal Gravimetric Analysis on polymer, by selecting curing time and curing temperature as input variables, the parameters were coded and each of them was studied in five levels. In order to estimate the desirable response and provide appropriate models, thirteen tests were conducted systematically. In order to assess the accuracy and to validate the proposed model, analysis of variance was performed successfully. The effect of curing time and curing temperature on the connection’s strength quality was studied utilizing two-dimensionalgraphs. Utilizing this approach the optimal bonding process variables was achievedat 40°C and 180 min for curing temperature and curing time respectively. Finally, the results obtained from micro structural characterization and fractography analyses of joints by Optical and Scanning Electron Microscope were in good agreement with the results achieved by the developed model.