ارائه روشي ساده جهت تعيين انرژي شكست اتصالات چسبي با قابليت پوشش كامل تركيبهاي مود يك و دو

دكتري

اندازه¬گيري انرژي شكست اتصالات چسبي در تخمين رفتار اين اتصالات نقش حياتي دارد. انرژي شكست عمدتا به ازاي سه حالت بارگذاري مود يك خالص، مود دو خالص و مودهاي مياني يك و دو اندازه‌گيري مي¬شود. از آنجا كه براي اندازه¬گيري انرژي شكست در مود يك، آزمون¬هاي DCB و TDCB مورد تاييد استانداردهاي بين¬المللي قرار گرفته¬اند، پژوهش حاضر به ارائه راهكارهايي جهت اندازه¬گيري انرژي شكست اتصالات چسبي در مود دو خالص و مودهاي مياني يك و دو مي¬پردازد. آزمون ENF به طور گسترده جهت اندازه¬گيري انرژي شكست مود دو خالص به كار گرفته مي¬شود، با اين حال به دليل برخي ايرادات، استانداردي براي آن معرفي نشده است. اين پژوهش به دو مورد از مشكلات آزمون ENF پرداخته و راهكارهايي جهت بهبود نتايج اين آزمون ارائه مي¬كند. در بخش نخست تاثير پارامتر هندسي نسبت طول پيش¬ترك به ناچ بر انرژي شكست بررسي مي¬شود. در ادامه يك روش بر مبناي كاليبراسيون نرمي براي كاهش داده در اين آزمون ارائه مي شود و برتري آن نسبت به روش¬هاي كاهش داده موجود، به اثبات مي رسد. در بخش دوم، هندسه¬اي بر پايه SCB براي اندازه¬گيري انرژي شكست اتصالات چسبي به ازاي شرايط مود يك خالص، مود دو خالص و مودهاي تركيبي يك و دو پيشنهاد مي شود. مزاياي هندسه ارائه شده در مقايسه با روش¬هاي موجود اندازه¬گيري انرژي شكست مودهاي تركيبي عبارتند از: ساخت آسان و كم هزينه، عدم نياز به فيكسچر بارگذاري و شرايط تكيه¬گاهي ويژه، عدم نياز به حس¬گرها و عملگرهاي ويژه، قابليت پوشش كامل مود يك خالص تا مود دو خالص، قابل استفاده براي چسب¬هاي ترد و نرم و عدم تغيير شكل پلاستيك در چسبنده¬ها. اين هندسه، ابتدا با استفاده از چسب¬هاي ترد مورد بررسي قرار مي گيرد. دامنه گسترده¬اي تحليل المان محدود الاستيك خطي بر روي اين هندسه انجام گرفته و روابطي جهت تعيين ضريب شكل به ازاي شرايط مختلف هندسي ارائه مي شود. تحليل¬هاي المان محدود با استفاده از نتايج آزمايشگاهي DIC ارزيابي و اعتبار سنجي شده و در نهايت نمودار فراگير شكست اتصال چسبي ترد ارائه مي شود. به منظور اعتبار سنجي اين روش، از آزمون¬هاي DCB، SLB و ENF استفاده مي¬شود كه نتايج آن¬ها همخواني خوبي با نتايج SCB دارد. در نهايت از هندسه SCB براي اندازه¬گيري انرژي شكست مودهاي تركيبي چسب نرم استفاده مي شود. دو تفاوت اساسي در اندازه¬گيري شكست چسب نرم و چسب ترد وجود دارد: (1) نياز به اثبات ثابت ماندن زاويه فاز اختلاط مود ضمن رشد ترك، (2) روش كاهش داده مورد استفاده. براي اثبات عدم تغيير زاويه فاز اختلاط مود، از يك مجموعه تحليل¬هاي المان محدود الاستيك خطي استفاده مي¬شود تا پارامترهاي هندسي مطلوب براي اين منظور انتخاب شوند. براي كاهش داده¬ها، روش معكوس و مدل¬سازي المان محدود مبتني بر CZM به كار گرفته مي¬شود و هم¬خواني مطلوب نتايج به دست آمده با نتايج آزمون DCB نشان داده مي¬شود.

195863

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

دكتر مجيد رضا آيت اللهي