به همت پژوهشگران دانشگاه بیرجند؛
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه بیرجند در تازه‌ترین پژوهش خود با عنوان «مطالعه تجربی و عددی استحکام اتصال لبه‌ای مدرج هدفمند چسبی، پیچی و ترکیبی کامپوزیت ـ آلومینیوم» به بهترین درجه‌بندی خواص در هم‌پوشانی جهت بیشینه کردن استحکام برشی اتصال چسبی تک‌لبه‌ای شدند.
در توضیح این پژوهش آمده است که شکست در اتصالات چسبی معمولاً نتیجه توزیع غیریکنواخت تنش و کرنش است که با مقادیر بیشینه نزدیک دو انتهای هم‌پوشانی مشاهده می‌شود و نواحی میانی اتصال به‌خوبی عمل نمی‌کنند. ازطرفی در اتصال دو ماده مختلف، میدان‌های تنش نامتقارن هستند و درنتیجه درجه‌بندی بهینه خواص چسب، متقارن نخواهد بود.
هدف اصلی این پژوهش، دستیابی به بهترین درجه‌بندی خواص در هم‌پوشانی جهت بیشینه نمودن استحکام برشی اتصال چسبی تک‌لبه‌ای می‌باشد. همچنین تاثیر افزودن لاستیک مایع بر خواص مکانیکی و چقرمگی شکست اپوکسی طی چهار آزمایش کشش، برش و انرژی شکست مود ۱ و ۲ برای پنج چسب مورد نظر بررسی شده است.
در این پژوهش، ابتدا اتصالات تک‌چسبه با خط پیوند همگن و سپس اتصالات مدرج متقارن با باند‌های مساوی تحلیل می‌شود. برای پیش‌بینی استحکام اتصال و شکست، از مدل‌سازی ناحیه چسبناک استفاده می‌شود. چقرمه نمودن چسب با لاستیک مایع، استفاده از چسب‌های انعطاف‌پذیر در دو انتهای هم‌پوشانی، افزایش تعداد باندها، درجه‌بندی متقارن، افزودن چسب با خواص میانی بین دو چسب مجاور و در نهایت بهینه‌سازی توزیع خواص چسب در ناحیه اتصال با استفاده از توزیع تنش برشی، اثرات مثبتی در اصلاح میدان تنش، حذف نیرو‌های غیربرشی، تغییر مود شکست و تاخیر در شکست اتصالات چسبی دارند.
انطباق نتایج تجربی و عددی از استحکام اتصال نمونه‌های چسبی و همچنین مقایسه توزیع تنش برشی و مود شکست نمونه‌ها، صحت مدل ارائه شده را نشان می‌دهند. با درجه‌بندی متقارن هم‌پوشانی، توزیع تنش برشی یکنواخت‌تر شده و بار شکست در مقایسه با نمونه پایه (با نیروی شکست kN۱۵) در بهترین حالت ۲۰۶% افزایشی افته است.
در توضیح این پژوهش آمده است که شکست در اتصالات چسبی معمولاً نتیجه توزیع غیریکنواخت تنش و کرنش است که با مقادیر بیشینه نزدیک دو انتهای هم‌پوشانی مشاهده می‌شود و نواحی میانی اتصال به‌خوبی عمل نمی‌کنند. ازطرفی در اتصال دو ماده مختلف، میدان‌های تنش نامتقارن هستند و درنتیجه درجه‌بندی بهینه خواص چسب، متقارن نخواهد بود.
هدف اصلی این پژوهش، دستیابی به بهترین درجه‌بندی خواص در هم‌پوشانی جهت بیشینه نمودن استحکام برشی اتصال چسبی تک‌لبه‌ای می‌باشد. همچنین تاثیر افزودن لاستیک مایع بر خواص مکانیکی و چقرمگی شکست اپوکسی طی چهار آزمایش کشش، برش و انرژی شکست مود ۱ و ۲ برای پنج چسب مورد نظر بررسی شده است.
در این پژوهش، ابتدا اتصالات تک‌چسبه با خط پیوند همگن و سپس اتصالات مدرج متقارن با باند‌های مساوی تحلیل می‌شود. برای پیش‌بینی استحکام اتصال و شکست، از مدل‌سازی ناحیه چسبناک استفاده می‌شود. چقرمه نمودن چسب با لاستیک مایع، استفاده از چسب‌های انعطاف‌پذیر در دو انتهای هم‌پوشانی، افزایش تعداد باندها، درجه‌بندی متقارن، افزودن چسب با خواص میانی بین دو چسب مجاور و در نهایت بهینه‌سازی توزیع خواص چسب در ناحیه اتصال با استفاده از توزیع تنش برشی، اثرات مثبتی در اصلاح میدان تنش، حذف نیرو‌های غیربرشی، تغییر مود شکست و تاخیر در شکست اتصالات چسبی دارند.
انطباق نتایج تجربی و عددی از استحکام اتصال نمونه‌های چسبی و همچنین مقایسه توزیع تنش برشی و مود شکست نمونه‌ها، صحت مدل ارائه شده را نشان می‌دهند. با درجه‌بندی متقارن هم‌پوشانی، توزیع تنش برشی یکنواخت‌تر شده و بار شکست در مقایسه با نمونه پایه (با نیروی شکست kN۱۵) در بهترین حالت ۲۰۶% افزایشی افته است.
در خط پیوند مدرج بهینه، تمرکز تنش در دو انتها اصلاح شده، توزیع تنش برشی تقریباً متقارن شده، نواحی میانی اتصال به‌خوبی عمل کرده و مود شکست تغییر کرده است. درنتیجه افزایش قابل توجهی در استحکام برشی، به‌میزان ۲۹۹% برای اتصالات مدرج هدفمند بهینه با پنج چسب به‌دست آمده است. همچنین استحکام اتصال ترکیبی چسبی-پیچی مدرج بهینه نسبت به اتصال ترکیبی چسبی- پیچی چسب خالص، ۱۸۱% افزایش یافته است.
این پژوهش به عنوان رساله دکتری علیرضا دادیان، دانشجوی رشته مهندسی مکانیک، گرایش طراحی کاربردی با عنوان «مطالعه تجربی و عددی استحکام اتصال لبه‌ای مدرج هدفمند چسبی، پیچی و ترکیبی کامپوزیت آلومینیم» بوده است. یک مقاله ISI و دو مقاله علمی پژوهشی و یک مقاله کنفرانسی از این رساله استخراج شده است.
ارسال نظرات