ارائه مدل تئوري و عددي براي پيش‌بيني سفتي اتصالات چسبي دولبه تحت بارگذاري ديناميكي

A Novel Theoretical and Numerical Model to Predict Stiffness of Double Lap Bonded Joints Under Dynamic Loading

در تحقيق حاضر با ارائه مدلي تئوري مدول اتصال چسبي دولبه در نرخ‌هاي كرنش مختلف در بازه نرخ كرنش استاتيك تا s-11055پيش‌بيني مي‌شود. بدين منظور با استفاده از پارامترهاي هندسي و مدول الاستيك كششي چسبنده و مدول برشي لايه چسب در دو نرخ كرنش متفاوت، سهم هر يك از اجزا از نرخ كرنش اعمالي محاسبه شده و با محاسبه مدول برشي لايه چسب در سهم نرخ كرنش خود، مدول ديناميكي اتصال چسبي دولبه محاسبه مي‌شود. مزيت چنين مدلي پيش‌بيني رفتار هرنوع اتصال چسبي بدون نياز به انجام آزمايش با داشتن خواص چسبنده و لايه چسب و ابعاد هندسي اتصال است. در كنار مدل تئوري ارائه‌شده، مدلي المان محدود با استفاده از محيط نرم‌افزار آباكوس صريح ارائه مي‌شود كه با استفاده از خواص مكانيكي الاستيك اجزاي اتصال و چگالي آن‌ها به‌همراه پارامترهاي هندسي اتصال، مدول ديناميكي اتصال چسبي را پيش‌بيني مي‌كند. مقايسه نتايج، همخواني مطلوب نتايج مدل تئوري ارائه‌شده در اين تحقيق و مدل المان محدود را نشان مي‌دهد؛ به‌طوري‌كه هر دو مدل روند افزايش مدول اتصال چسبي دولبه با افزايش نرخ كرنش را پيش‌بيني كرده و حداكثر اختلاف دو مدل كمتر از نه درصد است.

In the present research, the modulus of a double lap bonded joint in the strain rate ranges of 0 to 1055 S-1 is predicted by a theoretical model. In this approach, using geometrical parameters of bonded joint, elastic young modulus of adherends and shear modulus of the adhesive layer at two different strain rates, strain rate sharing of bonded joint’ constituents can be calculated. Also, using these data, shear modulus of the adhesive layer at its share of strain rate is calculated; Then, using these data, dynamic modulus of double lap bonded joint can be computed. Calculating stiffness of the double lap bonded joint using geometrical parameters of bonded joint and mechanical parameters of constituents without need to do the test is the advantage of this model. Also, in this manuscript, a finite element model (using Abaqus Explicit) is presented in order to predict dynamic modulus of double lap bonded joint using elastic mechanical properties of bonded joint constituents, their densities and bonded joint geometrical parameters. The two presented models show a similar trend in the prediction of double lap bonded joint’ modulus; in a way that, at the two models, bonded joint’ modulus is increased by increasing strain rate. The maximum difference between the two models is about nine percent.