ارائه مدل آماری بر مبنای زنجیره مارکوف برای پیش‌بینی عمر خستگی در اتصالات دولبه کامپوزیتی چسبی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

مدل زنجیره مارکوف یکی از مدل‌های آماری- احتمالاتی است که با استفاده از نتایج تجربی در سیکل‌های اولیه می‌تواند وضعیت خرابی نمونه‌ها را در سیکل‌های بالاتر پیش‌بینی کند. بنابراین می‌تواند به صورت لحظه‌ای برای کنترل خرابی خستگی قطعات در حال کار استفاده شود. در این پژوهش، اتصالات چسبی دو‌لبه تحت بارگذاری سیکلی در سه سطح بارگذاری مختلف به صورت کشش-کشش قرار گرفته‌اند و هدف از انجام این کار، بررسی فرآیند خرابی خستگی اتصالات چسبی می‌باشد. در این مقاله، تغییرات کرنش سیکلی به عنوان شاخص خرابی معرفی شده است که روند رشد خرابی خستگی را نشان می‌دهد. براساس نتایج تجربی مشاهده می‌گردد، شکست خستگی بعد از 18% رشد در اندازه کرنش سیکلی اولیه اتفاق افتاده است. این نتایج تجربی با داده‌های به دست آمده از مدل زنجیره مارکوف همخوانی و توافق دارند. بنابراین، این روش پیش‌بینی می‌تواند عمر باقیمانده‌ی اتصالات چسبی دو‌لبه را بر اساس اندازه‌گیری‌های کرنش و بدون توجه به تاریخچه بارگذاری آن‌ها پیش‌بینی کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Pizzi, A., & Mittal, K. L. (2017). Handbook of adhesive technology: CRC press.
[2]  Da Silva, L. F., Öchsner, A., & Adams, R. D. (2018). Introduction to adhesive bonding technology. In Handbook of adhesion technology (pp. 1-7): Springer.
[3]  Nejad, R. M., Moghadam, D. G., Hadi, M., Zamani, P., &Berto, F. (2022). An investigation on static and fatigue life evaluation of grooved adhesively bonded T-joints. Struct, 35, 340-349.
[4] Moslemi, H., Farhangdoost, K., & Zamani, P. (2019). Fatigue life evaluation of single and two riveted coach peel joints using strain-life criteria. AJME, 3(2), 229-234.
[5] Zamani, P., & Farhangdoost, K. (2020). On the Influence of riveting process parameters on fatigue life of riveted lap joint. J Appl Comput Mech, 6(2), 248-258.
[6] Shenoy, V., Ashcroft, I. A., Critchlow, G. W., &Crocombe, A. (2010). Unified methodology for the prediction of the fatigue behaviour of adhesively bonded joints. Int J Fatigue, 32(8), 1278-1288.
[7] Shenoy, V., Ashcroft, I. A., Critchlow, G. W., &Crocombe, A. (2010). Fracture mechanics and damage mechanics based fatigue lifetime prediction of adhesively bonded joints subjected to variable amplitude fatigue. Eng Fract Mech, 77(7), 1073-1090.
[8] Quaresimin, M., & Ricotta, M. (2006). Fatigue behaviour and damage evolution of single lap bonded joints in composite material. Compos Sci Technol, 66(2), 176-187.
[9] Quaresimin, M., & Ricotta, M. (2006). Stress intensity factors and strain energy release rates in single lap bonded joints in composite materials. Compos Sci Technol, 66(5), 647-656.
 [10] Quaresimin, M., & Ricotta, M. (2006). Life prediction of bonded joints in composite materials. Int J Fatigue, 28(10), 1166-1176.
[11] Khoramishad, H., Crocombe, A., Katnam, K., & Ashcroft, I. (2010). Predicting fatigue damage in adhesively bonded joints using a cohesive zone model. Int J Fatigue, 32(7), 1146-1158.
[12] Safari, A., & Farahani, M. (2018). Comparison of the Effects of Shot Blasting and Sandblasting Processes on the Strength of the Aluminum Adhesive Bonded Joints. AJME, 50(5), 1015-1022.
 [13] Morfini, I., Goglio, L., Belingardi, G., & Nassar, S. (2019). Effect of autoclave cure time and bonded surface roughness on the static and fatigue performance of polyurethane film Adhesive Single lap joints. Int J Adhes and Adhes, 92, 37-43.
[14] Zhang, Y., Vassilopoulos, A. P., & Keller, T. (2008). Stiffness degradation and fatigue life prediction of adhesively-bonded joints for fiber-reinforced polymer composites. Int J Fatigue, 30(10-11), 1813-1820.
[15] Kumazawa, H., & Kasahara, T. (2019). Analytical investigation of thermal and mechanical load effects on stress distribution in adhesive layer of double-lap metal-composite bonded joints. Adv Compos Mater, 28(4), 425-444.
[16] Liu, J., Guo, T., Hebdon, M. H., & Jia, J. (2020). Investigation of Fatigue Behavior of Steel and GFRP Double-Strap Joints under Varied Cyclic Loading at Given Temperatures. J Mater Civ Eng, 32(4), 04020035.
 [17] Sarfaraz, R., Vassilopoulos, A. P., & Keller, T. (2011). Experimental investigation of the fatigue behavior of adhesively-bonded pultruded GFRP joints under different load ratios. Int J Fatigue, 33(11), 1451-1460.
[18] Akbarzadeh, P., &Farhangdoost, K. (2016). Fatigue Life Prediction of Adhesive Joints Based on Initial Stiffness and Stiffness Degradation. JSFM, 6(3), 175-183.
[19] Zamani, P., Jaamialahmadi, A., Da Silva, L. F., &Farhangdoost, K. (2019). An investigation on fatigue life evaluation and crack initiation of Al-GFRP bonded lap joints under four-point bending. Compos Struct, 229, 111433.
[20] Jiang, Z., Wan, S., Fang, Z., & Song, A. (2020). Experimental investigation of fatigue behavior for adhesively-bonded GFRP/steel joints. Eng Struct, 213, 110580.
[21] Sekercioglu, T., &Kovan, V. (2008). Prediction of static shear force and fatigue life of adhesive joints by artificial neural network. METALLIC MATERIALS, 46(1), 51.
[22] Lyathakula, K. R., & Yuan, F.-G. (2021). Probabilistic fatigue life prediction for adhesively bonded joints via surrogate model. Paper presented at the Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems 2021
[23] Tserpes, K., Barroso-Caro, A., Carraro, P. A., Beber, V. C., Floros, I., Gamon, W., . . . Skejić, D. (2021). A review on failure theories and simulation models for adhesive joints. J Adhes, 1-61.
[24] ASTM, S. (2008). Standard test method for strength properties of double lap shear adhesive joints by tension loading. West Conshohocken, PA: ASTM International.