به همت پژوهشگران دانشگاه بیرجند؛

مطالعه تجربی و عددی استحکام انواع اتصال لبه‌ای مدرج هدفمند کامپوزیت ـ ‏آلومینیوم انجام شد

محققان دانشگاه بیرجند در پژوهشی به بهترین درجه بندی خواص در هم پوشانی با هدف افزایش استحکام برشی اتصال چسبی تک لبه‌ای شدند.

کد خبر: ۸۷۶۸۸۲

شنبه - ۲۹ شهريور ۱۳۹۹ / September 19, 2020

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 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. ‏