پیش‌بینی عمر خستگی در اتصالات چسبی بر اساس سفتی اولیه و مقدار افت سفتی

نوع مقاله: گزارش تحقیقاتی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

امروزه استفاده از اتصالات چسبی در سازه ها به دلیل مزایای متعددشان افزایش یافته است. در کاربردهای سازه ای، با توجه به عمر کاری، خستگی به عنوان مهمترین شکل بارگذاری در نظر گرفته می شود. در این مقاله، آزمایش‌های تجربی به منظور بررسی فرآیند خرابی خستگی اتصالات چسبی دولبه، تشکیل شده از 16 لایه الیاف شیشه نوع E و رزین اپوکسی حاوی ذرات TiO2 به عنوان چسب، تحت بارگذاری سیکلی انجام شده است و سپس روشی برای پیش‌بینی عمر خستگی این اتصالات بر اساس سفتی اولیه ارائه شده است. پراکندگی نتایج نشان می‌دهد که عمر نهایی خستگی تا حد زیادی به سفتی اولیه آنها بستگی دارد. به این منظور یک رابطه نمایی برای تخمین اولیه عمر نهایی اتصالات بر حسب سفتی اولیه ارائه شده است. علاوه بر سفتی اولیه، میزان افت سفتی در اتصالات تحت بارگذاری خستگی نیز بر روی کارکرد نهایی آنها تأثیرگذار است و لذا می‌توان بر این اساس تخمین اولیه عمر خستگی را که بر اساس سفتی اولیه تعیین شده است اصلاح نمود. همچنین یک شاخص خرابی با استفاده از مقدار کاهش سفتی برای کنترل فرآیند خرابی خستگی در حین بارگذاری معرفی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ashcroft IA, Crocombe AD (2008) Modeling of adhesively bonded joints. Oechsner A, da Silva LFM (eds). Chapter 7: Fatigue. Springer.

[2] Quaresimin M, Ricotta M (2006) Life prediction of bonded joints in composite materials. Int J Fatigue 28(10): 1166-1176.

[3] Naderi M, Maligno AR (2012) Fatigue life prediction of carbon/epoxy laminates by stochastic numerical simulation. Compos Struct 94(3): 1052-1059.

[4] Sun GQ, Shang DG (2010) Prediction of fatigue lifetime under multiaxial cyclic loading using finite element analysis. Materials & Design 31(1): 126-133.

[5] Lian W, Yao W (2010) Fatigue life prediction of composite laminates by FEA simulation method. Int J Fatigue 32(1): 123-133.

[6] Pirondi A, Moroni F (2009) An investigation of fatigue failure prediction of adhesively bonded metal/metal joints. Int J Adhes Adhes 29(8): 796-805.

[7] Shenoy V, Ashcroft IA, Critchlow GW, Crocombe AD (2010) Fracture mechanics and damage mechanics based fatigue lifetime prediction of adhesively bonded joints subjected to variable amplitude fatigue Original Research Article. Eng Frac Mech 77(7): 1073-1090.

[8] Shenoy V, Ashcroft IA, Critchlow GW, Crocombe AD (2010) Unified methodology for the prediction of the fatigue behaviour of adhesively bonded joints. Int J Fatigue 32(8): 1278-1288.

[9] Khoramishad H, Crocombe AD, Katnam KB, Ashcroft IA (2011) Fatigue damage modelling of adhesively bonded joints under variable amplitude loading using a cohesive zone model. Eng Frac Mech 78(18): 3212-3225.

[10] Khoramishad H, Crocombe AD, Katnam KB, Ashcroft IA (2010)  A generalised damage model for constant amplitude fatigue loading of adhesively bonded joints. Int J Adhes Adhes 30(6): 513-52.

[11] Khoramishad H, Crocombe AD, Katnam KB, Ashcroft IA (2010) Predicting fatigue damage in adhesively bonded joints using a cohesive zone model. Int J Fatigue 32(7): 1146-1158.

[12] Kumar S, Pandey PC (2011) Fatigue life prediction of adhesively bonded single lap joints. Int J Adhes Adhes 31: 43-47.

[13] Hwang HY, Kim BJ, Chin WS, Kim HS, Lee DG (2005) Prediction of crack length and crack growth rate of adhesive joints by a piezoelectric method. J Adhesion Sci Technol 19(12): 1081-1111.

[14] Canyurt OE, Meran C (2012) Fatigue strength estimation of adhesively bonded tongue and groove joint of thick woven composite sandwich structures using genetic algorithm approach. Int J Adhes Adhes 33: 80-88.

[15] Zhou Y, White E, Hosur M, Jeelani S (2010) Effect of particle size and weight fraction on the flexural strength and failure mode of TiO2 particles reinforced epoxy. Mater lett 64:806-809.

[16] Bittmann B, Hupert F, Karl Schlarb A (2011) Preparation of TiO2/epoxy nanocomposites by ultrasonic dispersion and their property relationship. Ultrason Sonochemistry 18:120-126.

[17] Bittmann B, Hupert F, Karl Schlarb A (2009) Ultrasonic dispersion of inorganic nanoparticles in epoxy resin. Ultrason Sonochemistry 16:622-628.

[18] Belingardi G, Cavatorta MP (2006) Bending fatigue stiffness and strength degradation in carbon-glass/epoxy hybrid laminates: Cross-ply vs. angle-ply specimens. Int J Fatigue 28: 815-825.