Geri Dön

Yapıştırıcı ile birleştirilmiş T-tipi bağlantıların sonlu elemanlar metodu kullanarak analiz ve tasarımı

Analysis and design of adhesively bonded T-joints using the finite element method

  1. Tez No: 39954
  2. Yazar: ZEYNEP GÜL APALAK
  3. Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. NECDET ALTUNTOP
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Epoksi yapıştırıcı, çelik plakalar, T-bağlantısı, gerilme analizi, direngenlik analizi, sonlu elemanlar metodu, SDRC l-DEAS, MSC/NASTRAN, Epoxy adhesives, steel plates, T-joints, stress analysis, stiffness analysis, the finite element method, SDRC l-DEAS, MSC/NASTRAN
  7. Yıl: 1995
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Erciyes Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 252

Özet

ÖZET Endüstriyel yapıştırıcıların fiziksel ve mekanik özelliklerindeki gelişmelerden dolayı yapıştırıcı ile bağlama tekniği birçok mühendislik sahasında başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Yapıştırıcı ile çok ince metallerin birleştirilmesi ve hafif bir bağlantı elde edilmesi mümkündür. Geleneksel metotlara göre sahip olduğu avantajlarından dolayı, yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantılar bir çok araştırmacı tarafından klasik analitik metot ve sonlu elemanlar metodu kullanılarak incelenmiştir [1-196]. Tek ve çift bindirme bağlantıları basit geometriye sahip olmalarından dolayı ayrıntılı bir şekilde analiz edilmiştir. Analizler yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantıların soyulma gerilmelerine karşı dayanımının zayıf olduğunu, yapıştırıcı ucu civarında yüksek gerilme yığılmalarının meydana geldiğini göstermiştir. İlk çalışmalarda yapıştırıcı tabakası dörtgen uçlu olarak kabul edilmiştir. Ancak gerçek bağlantılar dörtgen yapıştıncı ucuna sahip olmazlar aksine bağlantı imal edilirken basınç altında sıkıştırılan iki plaka arasındaki yapıştırıcı tabakası uçlarında üçgenimsi şekil alan yapıştırıcı birikintileri oluşur. Yapıştırıcı birikintisinin artan boyutlarının yapıştırıcı serbest uçlarındaki yüksek gerilmelerin azaltılmasında oldukça önemli bir etkiye sahip olduğu photoelastik ve sonlu elemanlar metodu ile gösterilmiştir. Bu nedenle bu tip bağlantıların analizinde ihmal edilemezler. Bu çalışmada kompozit ve plastik malzemelerin metallerle birleştirildiği deniz yapılarında ve çelik konstrüksiyonlarında yaygın bir şekilde kulllanılan iki farklı T-bağlantının gerilme ve direngenlik analizleri yapılmıştır. Analizler iki sınır şartı ve çeşitli yükleme şartları için gerçekleştirilmiştir. Çalışmada yapıştırılan plaka, köşe destek malzemeleri ve yapıştırıcı izotropik lineer elastik malzeme olarak kabul edilmiş olup, yapıştırıcı tabakası uçlarında sıkıştırmadan dolayı oluşan yapıştırıcı birikintilerinin varlığı dikkate alınmıştır. Bu tür problemlerinIV çözümü için güçlü bir sayısal metod olan sonlu eleman tekniği seçilmiştir. Bu amaçla SDRC l-DEAS ve MSC/NASTRAN yazılımları kullanılmış olup, tüm hesaplamalar Birmingham Üniversitesi Makina ve İmalat Mühendisliği Bölümünde istihdam edilmiş HP Apollo Domain 3500 ve 4500 bilgisayarlarında yapılmıştır. Çalışma iki ana bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, dikey bir plakanın aynı malzemeden yapılmış iki köşe desteği ile desteklendiği bir T-bağlantısının gerilme ve direngenlik analizleri gerçekleştirilmiştir. Bağlantı sabit ve esnek zeminler için üç yükleme altında analiz edilmiş olup destek boylarının kritik gerilmeler ve bağlantı direngenliği üzerindeki tesirleri araştırılmıştır. Neticeler ışığında plaka kalınlığına izafeten destekler boyutlandırılmıştır. İkinci bölümde birinci bağlantıya alternatif bir T-bağlantısı sunulmuştur. Bu bağlantıda dik plaka ucundan bükülerek bir desteğe sahip olması sağlanmış, ilaveten bir köşe desteği ile desteklenmiştir. Bu bağlantıda daha az malzeme kullanılmış olup daha hafif bir bağlantı elde edilmiştir. Birinci tip T-bağlantısında olduğu gibi bu bağlantı tipi de esnek ve rijit zeminler için dört yükleme altında analiz edilmiştir. Destek boylarının bağlantı ve yapıştırıcı gerilmeleri üzerine etkisi araştırılmış, ayrıca bağlantının direngenlik analizi yapılmıştır.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT Adhesive bonding technique has been applied successfully in most engineering areas due to improvements in the physical and mechanical properties of industrial adhesives. It is possible to bond very thin metal sheets with adhesive, therefore, to obtain lighter joint. Due to its some advantages over the conventional fastening methods, these types of joints have been analysed by many researchers using the classical analytical method (Continuous Medium Mechanics) and the finite element technique [1-196]. Single- and double -lap joints have simple geometry, therefore, they have been analysed extensively. The anaivses showed that these joints are weaker to peeling stresses and high stress concentrations occur around the adhesive free ends. In the earlier studies, it was assumed that the adhesive layer had square free ends, however, actual adhesive joints do not have these types of free ends, in turn, they have free ends with a triangular geometry, which were formed in result of applied pressure the adhesive layer between two plates. It has been shown that increasing the size of adhesive fillet had an effect of reducing the peak adhesive stress taking place around the adhesive free ends using the photoelastic and the finite element methods. Therefore, its effect on the analysis of these types of joints can not be ignored. In this study, the stress and stiffness analyses of two types of T-joints which are used widely in marine structures and steel constructions, in which composite and plastic materials are bonded, were carried out. In addition, the T-joints were analysed for two boundary and various loading conditions. In the study, bonded plates, corner support materials and adhesive were assumed to have linear elastic properties and the presence of adhesive fillets formed in result of squezing out the adhesive between plates was taken into account. The finite element method which is very powerful numerical solution technique was adapted. Two commercial software, SDRC l-DEAS and MSC/NASTRAN, were used in the course ofVI the solution of the problem, and all computations were carried out on HP Apollo Domain 3500 and 4500 computers which were sited in The School of Manufacturing and Mechanical Engineering, University of Birmingham. The study consists of two stages. In the first stage, the stress and stiffness analyses of T-joint in which a vertical plate is supported by two corner supports having same material as the vertical plate were carried out. The joint was analysed for a rigid and a flexible base under three loading conditions, the effects of support lengths on the critical adhesive stresses and overall joint stiffness were investigated. In the light of the results, the dimensions of the supports were determined relative to the plate thickness. In the second section, an alternative T-joint was presented to the first T-joint. In this joint, it was provided the joint to have a support by bending the end of vertical plate and an additional corner support element was used to support the joint. Since the amount of the material used in the T-joint is less, this joint is lighter. This T-joint also was analysed for a rigid and a flexible base under four different loading conditions. The effects of the support lengths on the joint and adhesive stresses were investigated, its stiffness analysis was carried out.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    706916

    Failure analysis of adhesively bonded cfrp joints

    Yapıştırmalı kompozit bağlantıların hasar analizi

    SEDA DAYLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU

  2. Tez No

    232079

    Yapıştırıcı ile birleştirilmiş ters Z tipi kompozit malzeme bağlantılarının mekanik analizi

    Mechanical analysis of adhesive with bonded inverse Z type ties of composite materials

    HAMİT ADİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Makine MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. AYDIN TURGUT

  3. Tez No

    232081

    Yapıştırıcı malzeme ile birleştirilmiş Z tipi bağlantıların mekanik analizi

    Mechanical analysis of adhesive materials with bonded Z type

    BAHATTİN İŞCAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Makine MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. AYDIN TURGUT

  4. Tez No

    450695

    Yapıştırıcı ve perçinle birleştirilmiş tek L tipi bağlantıların çekme davranışının incelenmesi

    Strength of single L joint under tensile loading

    ÜMİT KURTKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Makine MühendisliğiBatman Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAMİT ADİN

  5. Tez No

    232303

    Yapıstırıcıyla birlestirilmis alüminyum T tipi baglantıların modal analizi ve titresim kontrolü

    Modal analysis and vibration control of adhesively bonded alumunium tee joints

    ŞABAN MURAT ÜNLÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK

Geri Dön