Yapıştırıcıyla birleştirilmiş bindirme bağlantılarında hasar bölgesi oluşumu ve gelişiminin incelenmesi
Investigation of initiation and propagation of damaged zone in adhesively bonded joints
- Tez No: 138930
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KEMAL APALAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 188
Özet
m YAPIŞTIRICIYLA BİRLEŞTİRİLMİŞ BİNDİRME BAĞLANTILARINDA HASAR BÖLGESİ OLUŞUMU VE GELİŞİMİNİN İNCELENMESİ ÖZET Yapıştırıcı endüstrisindeki gelişmeler yapıştırıcı ile birleştirme tekniğinin geniş bir alanda kullanılmasını sağlamıştır. Diğer mekanik bağlama metotlarına göre üstünlükleri bir çok araştırmacının bu alana yönelmesine neden olmuştur. Yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek ve çift bindirme bağlantılar basit geometrileri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Daha karmaşık yapılar bu bağlantıların farklı kombinasyonlarını ihtiva ettiğinden teorik ve deneysel çalışmalar tek ve çift bindirme bağlantılar üzerine yoğunlaşmıştır. Yapıştırıcı ile birleştirilmiş bağlantıların gerilme analizleri bağlantının soyulma gerilmelerine karşı zayıf olduğunu göstermiştir. Gerilme ve şekil değiştirme yığılmaları bindirme serbest uçlarında meydana gelmektedir. Pratikte yapışan plakaların sıkıştırılması nedeniyle yapıştırıcı serbest uçlarında yapıştırıcı birikintisi oluşmaktadır. Yapıştırıcı birikintisinin yapıştırıcı serbest uçlarında gerilme ve şekil değiştirme dağılımlarında önemli rol oynadığı bilinmektedir. Bu çalışmada düzlem şekil değiştirme kabulü altında farklı yük halleri için yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek ve çift bindirme bağlantılarında hasar bölgelerinin oluşumu ve gelişimi incelendi. Analizlerde geometrik bakımdan lineersizlikler ve bağlantıyı oluşturan malzemelerden kaynaklanan lineersizlikler dikkate alındı. Bu amaçla büyük yer değiştirme teorisi ve plastisite teorisi lineer olmayan sonlu eleman metodu yardımıyla probleme tatbik edildi. Malzemelerin plastik olarak şekil değiştirerek ve kopma sınırını aşması halinde malzemenin yerel bölgede taşıma kabiliyetini kayıp ettiği kabul edildi. Bu düşünce hasar bölgesini tespit etmede temel model olarak kabul edildi. Çekme yüküne maruz tek bindirme bağlantısında hasar bölgeleri sağ ve sol serbest uçlarda yapıştıncı-plaka ara yüzeylerinde başlamakta ve bu ara yüzeylere yakın yapıştırıcı tabakası boyunca dalgalı bir tarzda ilerlemektedir. Hasar bölgesinin oluşması bağlantının hızla dayanımını kaybetmesi için yeterli olmaktadır. Hasar bölgesi ucunda gerilme ve şekil değiştirme yığılmaları gözlenmektedir. Eğme yüküne maruz tek bindirme bağlantısında yapıştırıcı malzemesinin basma ve çekme altındaki davranışının farklı olması nedeniyle, tek bindirme bağlantısında ilk hasar bölgesi çekme tesiriIV altındaki sol serbest ucunda yapıştırıcı-üst plaka ara yüzeyinde yapıştırıcı tabakasında ortaya çıktı. Daha sonra hasar bölgesi ara yüzeyi boyunca ilerledi. Kayma yükü altındaki çift bindirme bağlantısında bindirme bölgesinin sağ serbest ucunda yapıştırıcı- orta plaka ara yüzeyinde başlayan hasar bölgesi bu ara yüzeye yakın dalgalı bir tarzda hızla ilerlemektedir. Kopma yükünde hasar bölgesinin kalınlığı yapıştırıcı tabakası ortalarına erişmektedir. Tek ve çift bindirme bağlantıların çekme, eğme ve kayma yükleri altındaki test numunelerinin kırılma yüzeylerinin SEM analizleri bağlantı kopmasının ara yüzeyler arasında dalgalı bir tarzda geliştiğini göstermektedir. Ancak testlerde bağlantı üç boyutlu gerilme ve şekil değiştirme altında olduğundan yanal şekil değiştirmelerin de etkin olduğu görülmektedir. Ayrıca yapıştırıcı birikintisinin tek ve çift bindirme bağlantılarında oluşan hasar bölgesi davranışına etkileri araştırılmıştır. Plaka kalınlığının 0.4 katından daha küçük birikintiler için tek bindirme bağlantılarda hasar bölgesi, birikinti içinde kalan plaka köşesine komşu yapıştırıcı tabakasında meydana gelmektedir. Hasar bölgesinin bir ucu yapıştırıcı birikintisi serbest yüzeyine diğer ucu da yapıştırıcı tabakası içerisine doğru yönlenmektedir. Daha sonra ara yüzeye erişerek ara yüzey boyunca ilerlemektedir. Daha büyük birikintilere sahip bağlantılarda hasar bölgesi üst plaka yapıştırıcı ara yüzeyinin serbest ucunda oluşmaktadır. Kayma yükü altındaki bağlantıda ise tüm birikinti büyüklükleri için ilk hasar bölgesi üst plaka köşesine yakın yapıştırıcı bölgesinde oluştu ve birikinti serbest yüzeyine ve karşı orta plaka-yapıştırıcı ara yüzeyine doğru yönlendi ve gelişimine bu ara yüzey boyunca devam etti. Yapıştırıcı birikintisinin mevcut olması hasar bölgesinin ilk oluştuğu yeri ve ilk oluşum yük seviyesini etkilemekte, fakat hasar bölgesi ilerleme hızına tesir etmemektedir. Çekme, eğme ve kayma yükleri altında test edilmiş farklı yapıştırıcı birikinti büyüklüklerine sahip tek ve çift bindirme numunelerinin kırılma yüzeylerinin SEM analizi teorik sonuçlan teyit ederken, yanal şekil değiştirmenin hasar bölgeleri üzerindeki tesiri belirgindi. Anahtar Kelime : Büyük Yer Değiştirme Teorisi, Plastisite Teorisi, Hasar Bölgesi Modeli, Yapıştırıcı Birikintisi, Tek ve Çift Bindirme Bağlantılar, Lineer Olmayan Sonlu Eleman Metodu.
Özet (Çeviri)
INVESTIGATION OF INITIATION AND PROPAGATION OF DAMAGED ZONE IN ADHESIVELY BONDED LAP JOINTS ABSTRACT The improvements in adhesive industry have allowed the use of bonding technique succesfully. Due to its some advantages over other conventional joining methods it has attracted many researchers. Adhesively bonded single- and double-lap joints have been used as a structural component and for testing widely due to *heir simple geometries. Since more complex structures include lap joints theoretical and experimental studies have been concentrated on these type of joints. The stress analyses of adhesively bonded lap joints showed that the adhesive joints are weak to peeling and cleavage stresses and the stress and strain concenrations occured around the adhesive free ends. In practice, as a result of the pressure are applied to adherends some amount of adhesive accumulates around the adhesive free ends, called adhesive spew fillet. It is well known that the adhesive fillet plays an important role on the stress and strain concentrations around the adhesive free ends. In this study, the initiation and propagation of damaged zone in adhesively bonded lap joints subjected to tensile and shearing loadings were investigated under plane strain assumption. In the stress analysis both geometrical and material non-linearities were taken into account. The present damaged zone model assumes that the local material zones reached the plastic failure strain were not able to carry successive loads. Therefore, these regions were behaved as“damaged zone”. In the adhesive lap joint subjected to a tensile load the damaged zones initiate at the left and right free ends of the adhesive-adherend interfaces and propagate alternatingly close to these interfaces. As soon as the adhesive damaged zone occurs, the adhesive lap joint loses its load bearing capability very fast. Stress concentrations occured around the tip of the adhesive damaged zone. In the adhesive lap joint subjected the bending load, since the adhesive material has different behaviour in tension and compression, the first damaged zone initiation occured at the left free end of the adhesive-upper adherend interface, and propagated along this interface. In addition, the damaged sone was observed first at the right free end of adhesive-middle adherend interface of theVI adhesively double lap joint under shear loading, and exhibited a fast alternating propagation through the adhesive layer close to this interface. The SEM analyses of the failure surfaces of the adhesive single- and double lap joint specimens tested under tensile, bending, and shear loadings proved that the damaged zones initiated and propagated in the manner predicted by the theoretical study. However, due to a lateral straining additional damaged zone growth was observed along the joint width. In addition, the effect of the adhesive spew fillet on the initiation and propagation of the damaged zones in the adhesive single- and double-lap joints were investigated. In the cases of tensile and bending loadings, the damaged zones initiated in the adhesive zone close to the adherend corner. For the fillet lengths smaller than 0.4 times the plate thickness. Then, the damaged zone propagates towards both the adhesive fillet free surface and opposite adhesive-adherend interface, and continues to growth alternatingly through the adhesive regions close to this interface. For the larger fillet lengths, the damaged zone appeared at the free ends of the adhesive-plate interfaces. In the case of a shearing load, the damaged zone occured in the adhesive region close to upper adherend corner inside the fillet, and directed towards both the fillet free surface and the opposite middle plate-adhesive interface, and continued to grow alternatingly through the adhesive layer close to this interface for all adhesive fillet lengths. The presence of the adhesive spew fillet affects the load level that the first damaged zone initiates and its location, but the propagation behaviour. The SEM analyses of the failure surfaces of the adhesive single- and double-lap joints with different spew fillet length tested for tensile, bending and shearing loadings proved the theoretical results. However, the effect of the lateral straining on the adhesive damaged zones was obvious. Keywords : Large Displacement Theory, Plasticity Theory, Damaged Zone Model, Spew Fillet, Lap Joints, Non-Linear Finite Element Method.
Benzer Tezler
- Yapıştırıcı ile birleştirilmiş tek yönlü tabakalı kompozit tek bindirme bağlantılarında hasar oluşumu ve gelişimi
Initiation and propagation of damage in adhesively bonded unidirectional laminated composite single lap joints
MUSTAFA SERDAR GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUSTAFA KEMAL APALAK
Y.DOÇ.DR. ZEYNEP GÜL APALAK
- Failure analysis of adhesively bonded cfrp joints
Yapıştırmalı kompozit bağlantıların hasar analizi
SEDA DAYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Yapıştırıcıyla birleştirilmiş kademeli bağlantılarda kademe uzunluğu ile bağlantının hasar yükü arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of the relationship between the length of the joint and the damage load of the joint in the adhesively bonded step lap joints
MELEK DURMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH AKPINAR
- Yapıştırıcı ile birleştirilmiş kompozit ve metal malzemelerin mekanik davranışının ağsız yöntem ile incelenmesi
Analysis via mesh-free method of the mechanical behavior of the adhesi̇vely bonded joints with composite and metal adherents
GOUDARZ GHANIZADEH HESAR
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT DEMİR AYDIN
- The effects of stackıng load and lenght of clapboard ın mono effıcıdent composıte-alumınum connectıons are bonded together by stackıng on damage load
Yapiştiriciyla bi̇rleşti̇ri̇lmi̇ş tek tesi̇rli̇ kompozi̇t-ali̇mümyum bağlantilarda i̇sti̇fleme açisi ve bi̇ndi̇rme uzunluğunun hasar yüküne etki̇si̇
BETÜL YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN ÖZEL