تاثير فاصله ماكرو الياف‌هاي تقويت‌كننده بر رفتار مكانيكي اتصالات چسبي تك‌ لبه در دو جهت‌گيري‌ متفاوت

The Effect of Macro Fiber Reinforcements on Mechanical Behavior of Single Lap Adhesively Bonded joints in two Different Orientations

افزودن ذرات و الياف در لايه چسب يكي از روش‌هاي پيشنهادي براي بهبود توزيع تنش، افزايش استحكام و چقرمگي در اتصالات چسبي است. در مقاله حاضر تاثير افزودن الياف‌هاي فلزي و به همراه آن كاهش فاصله افقي در لايه چسب بر توزيع تنش‌هاي پوست‌كني و برشي در دو جهت‌گيري طولي و عرضي به كمك تحليل اجزا محدود بررسي شده است. نتايج نشان داد در جهت‌گيري طولي الياف، با كاهش فاصله افقي ميان الياف‌هاي فلزي توزيع تنش‌هاي پوست‌كني و برشي بهبود يافته و بيشينه مقادير تنش در آن‌ها نسبت به چسب تقويت‌نشده در طول اتصال كاهش چشم‌گيري پيدا مي‌كند. اين در حالي است كه در جهت‌گيري عرضي، با كاهش فاصله افقي ميان الياف‌هاي فلزي توزيع تنش پوست‌كني در ابتدا نايكنواخت‌تر شده و در نهايت بهبود مي‌يابد. برخلاف روند به‌وجود آمده در تنش پوست‌كني با جهت‌گيري عرضي، به دليل باربري قابل توجه الياف‌هاي فلزي در اثر تنش‌هاي برشي ايجاد‌شده در لايه چسب، توزيع تنش برشي با كاهش فاصله افقي ميان الياف‌هاي فلزي يكنواخت‌تر شده و بيشينه مقادير تنش برشي در طول اتصال به‌طور منظم كاهش پيدا مي‌كند. علاوه‌بر تحليل‌هاي صورت گرفته از توزيع تنش در طول اتصال، توزيع تنش پوست‌كني و برشي در عرض اتصال بررسي شد كه حاكي از تاثير قابل توجه الياف‌هاي فلزي با چيدمان عرضي ‌است.

Adding particles and fibers to the adhesive layer is a method suggested to improve the stress distribution and to increase the strength and toughness of adhesive joints. In this paper, the effects of adding the metal fibers and also the reduction of fiber horizontal distance on distribution of peel stress and shear stress toward longitudinal and transverse directions were studied using finite element analysis. The obtained results showed that the reduction of the horizontal distance between the metal fibers in the longitudinal direction improves the distribution of the peel stress and shear stress and leads to a significant reduction in their maximum values in the joint length with respect to the non-reinforced adhesive. Meanwhile, reduction of the horizontal distance between the metal fibers in the transverse direction first degrades the peel stress and then improves it. Despite the trend observed for the peel stress with the transverse direction, the distribution of the shear stress with reduction of the horizontal distance between the metal fibers becomes more uniform and the maximum values of shear stress regularly decreases in the joint length due to considerable load sharing of the metal fibers in the adhesive layer. In addition to the analyses carried out on the distribution of stress in the joints length, the distribution of peel stress and shear stress were also investigated in joint width, which was indicative of the significant effect of the metal fibers in the transverse configuration.