نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دان شآموخت ه کارشناسی ارشد ، مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

2 دانشیار ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

3 استادیار ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناور یهای ساخت ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

4 دانش اموخته کارشناسی ارشد ، مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

5 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

6 استاد ، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.

10.22068/jstc.2022.544900.1764

چکیده

در این پژوهش به بررسی تجربی و عددی اثر اتصال چسبی بر رفتار خمشی ورق کامپوزیتی مشبک پرداخته شده‌ است. به‌منظور ساخت پانل کامپوزیتی مشبک، قالب فومی طراحی و ساخته شد و سپس از روش لایه چینی دستی برای ساخت تقویت‌کننده‌ها استفاده گردید. پس از اتمام ساخت تقویت‌کننده‌ها، در سطح تماس تقویت‌کننده‌ها با پوسته کامپوزیتی، از چسب آکسون H 9940 BK به عنوان ایجاد سطح اتصال بین صفحه کامپوزیتی و تقویت کننده برای نمونه اول و رزین LR520 برای نمونه دوم استفاده شد. نمونه‌های ساخته‌شده تحت آزمون تجربی خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند. در این راستا به جهت تعیین خواص مکانیکی پارچه کربن، الیاف کربن، رزین و چسب، از آزمون‌های استاندارد استفاده شد. از نتایج حل عددی، جهت بررسی اندازه هندسه سلولی، پهنا و ضخامت، به‌منظور بهینه‌سازی و دست یافتن به استحکام خمشی ویژه و سفتی ویژه بالا در هندسه سلولی مربعی استفاده گردید. روش طراحی آزمایش به جهت تعیین تعداد نمونه‌های شبیه‌سازی عددی مورد استفاده قرار گرفته است. از مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی، مشاهده شد که اتصال چسب آکسون نسبت به رزین، نیروی بیشتری را قبل از شروع تخریب و ایجاد آسیب در سازه تحمل می‌کند. در بررسی اثرات ضخامت و پهنا تقویت کنننده بر رفتار خمشی پانل مشبک مشخص شد که افزایش ضخامت تا مقدار 14/87میلی‌متر و پهنا تا مقدار 8/7 میلی‌متر باعث افزایش نیروی بیشینه ویژه می‌گردند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental, Numerical Investigation and Optimization of Effect of Adhesive Joint on Flexural Behavior of grid-stiffened Composite Plates

نویسندگان [English]

  • Ali Arefi Osgouei 1
  • Ali Davar 2
  • Mohammad Hossein Allaee 3
  • Amin Mirzaei 4
  • Mohsen Heydari Beni 5
  • Jafar Eskandari Jam 6

1 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran.

2 Associate Professor, Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran.

3 Assistant Professor, Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran.

4 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran.

5 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran.

6 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Iran.

چکیده [English]

In this research, numerical and experimental investigations were performed to study the effect of the adhesive joint on the fractural behavior of the lattice composite plates. Foam format was designed to construct two samples of lattice composite plates, and the hand layup technique was used to prepare the ribs. Finally, the obtained ribs were connected to the composite shell in the interface of ribs with shell using Axson H9940 BK for first sample and LR520 resin adhesives for second sample. The prepared samples were analyzed using the three-point bending test. For this purpose, a test fixture was designed and constructed. The standard test of the crack release energy in the first and second mode, tensile test, and nol test were performed to evaluate the mechanical properties of the carbon cloth, carbon fibrs, resin, and adhesive. The numerical solution of the problem and comparing the obtained results with experimental data revealed that the Axson adhesive connections can tolerate more force in comparison with resin adhesive connections before structure destruction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lattice Composite Plates
  • Adhesive joint
  • Flexural Strength
  • Mechanical joint
[1] Silva, L.F., “Design rules and methods to improve joint strength,” in Handbook of adhesion technology. 2011 .
[2] Andersson, T. and Stigh, U., “The stress–elongation relation for an adhesive layer loaded in peel using equilibrium of energetic forces,”International Journal of Solids and Structures, Vol. 41, No. 2, pp. 413-434, 2004.
[3] De Moura, M., R. Campilho, and J. Gonçalves, “Crack equivalent concept applied to the fracture characterization of bonded joints under pure mode I loading,” Composites Science and Technology, Vol. 68, No. 10-11, pp. 2224-2230, 2008.
[4] Her, S.-C., “Stress analysis of adhesively-bonded lap joints,”Composite structures, Vol. 47, No. 1-4, pp. 673-678, 1999.
[5] Hart-Smith, L., “Adhesive-bonded single-lap joints: NASA Langley Research Center,” Report NASA CR-112236 ,1973 .
[6] Hadj-Ahmed, R., Foret, G., and Ehrlacher, A., “Stress analysis in adhesive joints with a multiparticle model of multilayered materials (M4) ,” International journal of adhesion and adhesives, Vol. 21, No. 4, pp. 297-307, 2001.
[7] Zou, G., Shahin, K., Taheri, F., “An analytical solution for the analysis of symmetric composite adhesively bonded joints,”Composite Structures, Vol. 65, No. 3-4, pp. 499-510, 2004.
[8] Avila, A.F., Bueno, Plinio de O., (6772), “An experimental and numerical study on adhesive joints for composites,” composites”, Vol. 22, pp. 511–510, 2004.
[9] De Moura, M., et al., “Cohesive and continuum mixed-mode damage models applied to the simulation of the mechanical behaviour of bonded joints,” International Journal of adhesion and Adhesives, Vol. 28, No. 8, pp. 419 -426, 2008.
[10] Jadhav, P., P.R. Mantena, and R.F. Gibson, “Energy absorption and damage evaluation of grid stiffened composite panels under transverse loading,” Composites Part B: Engineering, Vol. 37, No. 
2-3, pp. 191-199, 2005.
[11] Zhang, Z., Chen, H., and Ye, L., “Progressive failure analysis for advanced grid stiffened composite plates/shells,” Composite Structures, Vol. 86, No. 1-3, pp. 45-54, 2008.
[12] Tahanie, V., Shahgholian, D., Rahimi, Gh., “Experimental and numerical study of the effect of the shape of reinforcements on the bending behavior of composite mesh sheets,” in persian, Modares Mechanical Engineering, Vol.16, No. 6, pp. 303-311, 2016.
[13] Azarafza, R., Davar, A., Mahmoudi, A., “Three-point bending test of metal and composite sandwich sheets with mesh core,” in persian,Composite Science and Technology (JSTC), Vol. 3, No. 4, pp. 377-388, 2016.
[14] Davar, A., Azarafza, R., Faraji Shoaa, J., “Experimental and numerical analysis of low-velocity impact on composite sandwich panels with grid stiffened core,” in persian, Composite Science and Technology (JSTC), Vol. 6, No. 4, pp. 615-626, 2020.
[15] Guénon, V. A., Chou, T. W. and Gillespie, J. W., “Toughness properties of a three-dimensional carbon-epoxy composite,” Journal of materials science, Vol. 24, No. 11, pp. 4168-4175, 1989.