تحليل اجزا محدود رفتار جدايش اتصال چسبي بين پانل ساندويچي و پروفيل كامپوزيتي تقويت كننده در بارگذاري خمشي

Finite Element Modeling of Debonding Behavior of Adhesively-Bonded Joints between Sandwich Panel and Pultruded Profile in Flexural Loading

استحكام اتصال چسبي بين اجزا در سازه هاي كامپوزيتي، نقش بسيار مهمي در عملكرد اين سازه ها تحت اثر بارگذاري‌هاي اعمالي ايفا مي‌كند. در اين مقاله، رفتار جدايش در اتصال چسبي بين پانل ساندويچي و پروفيل تقويت كننده به روش اجزا محدود، مورد بررسي قرار گرفته است. مدلسازي اتصال چسبي با استفاده از حالت مود تركيبي مدل ناحيه چسبنده و المان هاي تماسي صورت گرفت؛ همچنين يك لايه ماده چسب بين پروفيل و پانل ساندويچي براي اتصال اجزا مدلسازي شد. تاثير پارامترهاي هندسي شامل، ضخامت لايه چسب و ضخامت پروفيل تقويت‌كننده بر رفتار جدايش در اتصال بررسي شد. اثر وجود عيب اوليه در اتصال نيز روي نتايج، مورد توجه قرار گرفت. مشخص شد كه در نمونه هاي بدون عيب، افزايش ضخامت پروفيل و چسب، خواص اتصال را بهبود مي بخشند؛ در حالي كه در اتصال داراي عيب اوليه، افزايش ضخامت پروفيل شروع جدايش را پيش مي اندازد. نتايج نشان داد، وجود عيب اوليه، نيروي شروع جدايش را تا 51% كاهش مي‌دهد. همچنين مشخص شد، وجود لايه چسب در رفتار جدايش اثر مثبت دارد؛ بطوري‌كه تنش آغاز جدايش در مدل بدون لايه چسب بيش از 40% نسبت به مدل داراي لايه چسب با ضخامت 10 ميلميتر كمتر بوده، جدايش در آن زودتر اتفاق مي افتد.

The strength of adhesively-bonded joints plays a very important role in the behavior of loaded composite structures. In this work, the debonding behavior of the adhesive joint between the sandwich panel and the pultruded profile is investigated by the finite element method. The cohesive zone model and the contact elements are used to simulate the adhesive joint between the stiffener and the panel. Representing the adhesive material, an embedded layer is modeled between the sandwich panel and the profile. The effects of the geometrical parameters including the thickness of the adhesive layer and profile on the behavior of the joint are investigated. Moreover, the effect of the initial defect in the adhesive joint on the debonding results is studied. The results obtained show that in a perfect bonding, increasing the thicknesses of the profile and adhesive layer improves the joint behavior against debonding. However, in a defected joint, increasing the profile thickness decreases the debonding load, and presence of the initial defect decreases the debonding load by 51%. The results obtained also show that the presence of an embedded adhesive layer has a positive effect on the debonding behavior of the joint. An initial debonding load without adhesive layer is decreased by 40% in comparison with the joint containing a 10-mm adhesive layer.