تحليل تجربي و عددي رفتار ديناميكي اتصال T شكل كامپوزيتي با ناحيه چسبي مدرج پله اي بر اساس مدل رفتار تابعي

Numerical and experimental analysis of dynamical behavior of composite T-joint with step wise graded adhesive zone based on functional behavior model

اتصال ها به علت حساسيت بيشتر در برابر انتقال بار، تمركز تنش و ناهمگوني جنس، هندسه و شرايط مرزي، يكي از مهم ترين و حساس ترين اجزا در سازه هاي كامپوزيتي هستند. اتصال هاي T شكل يكي از انواع پركاربرد اتصال هاي كامپوزيتي محسوب مي شوند. افزايش استحكام و ارتقاي خواص ديناميكي اتصال به عنوان يكي از مهم ترين رويكردهاي مهندسي در حوزه ي اتصال ها مطرح بوده است. در اين مقاله به بررسي تاثير پلكاني كردن رفتار ناحيه ي اتصال بر اساس رفتار تابعي آن روي رفتار ديناميكي اتصال پرداخته شده است. اتصال T شكل در نظر گرفته شده با اجزاي اتصال ساندويچي با رويه هاي كربني، به عنوان اجزاي اتصال و چسب اپوكسي لاكتايت 3422 براي اتصال بين اجزاي اتصال مدل سازي شده است. تحليل مودال اتصال و آناليز رفتار ديناميكي اتصال تحت بار نيم- سينوسي گذرا در نرم افزار المان محدود ABAQUS 6.12 انجام شده است. نتايج عددي براي ارزيابي پنل كامپوزيتي با نتايج تجربي انجام شده توسط نويسند گان و صحت فرايند طراحي اتصال T شكل براي ارزيابي رفتار ديناميكي، با نتايج عددي ارائه شده در مراجع مقايسه و تاييد شده است. يكي از راه كارهاي نوين براي بهبود رفتار ديناميكي اتصال، استفاده كردن از ناحيه ي اتصال پلكاني است. مشاهده شدن 34% تغيير در فركانس طبيعي اول و همچنين تغيير شكل مودهاي ارتعاشي از نتايج قابل توجه اين تحقيق است. پاسخ ارتعاشي سازه به بار ديناميكي گذرا، در وضعيتي كه از تقويت پلكاني استفاده شود، ميرايي سازه اي بيشتري را نشان مي دهد. همچنين نشان داده شده است كه تغيير توپولوژي پلكاني اتصال، تاثير قابل توجهي در جابجايي بيشينه ي تحت بار ديناميكي دارد.

Due to stress concentration، adherends non-homogeneity (adherends materials، geometry and boundary conditions)، and load transferring phenomenon، joints are the most critical locations in the structures especially composite structures. Enhance the strength of the adhesive joints and improve the dynamic behavior of the joints are the main goal of the most adhesive joints studies during the last decade. The effect of the step graded behavior of adhesive zone on dynamic behavior of composite T- joint is studied in present work. Finite element analysis (FEA) of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) face-sheets، presented with ABAQUS 6.12-1 FEM code software. Loctite Hysol 3422، an epoxy adhesive، selected to bonding purpose and step wise behavior of adhesive region. Modal analysis and transient half-sine dynamic response of the composite T- joint are presented in this paper. Two verification processes employed to verify the dynamic modeling of manufactured sandwich panels and T-joint modeling. Step wise graded adhesive zone is a brilliant recommendation to control and improve the dynamic behavior of T-joints. The effect of the step wise graded adhesive zone on natural frequencies and mode shapes and transient response are compared for different topology of the step wise graded adhesive zone. It has been shown that the step wise graded adhesive zone cases changed the first natural frequency in range of 34 % and affected the mode shapes. Also the structural damping of the step wise graded adhesive zone cases and dynamic responses are smoother and more applicable.