پايش وضعيت اتصالات چسبي تك‌لبه معيوب با استفاده از نانولوله‌هاي كربني

Condition monitoring of defective single lap adhesive joint using carbon nanotubes

اتصالات چسبي در سازه‌هاي مهندسي بويژه درصنايع دريايي، هوافضا، خودروسازي، نفت و گاز به‌كار مي‌روند. با توجه به اينكه اتصال ضعيف‌ترين بخش يك سازه مهندسي محسوب مي‌شود، احتمال شكست از محل اتصال چسبي بالا است. بنابراين، پايش وضعيت اتصال چسبي از اهميت ويژه‌اي برخودار است. هدف از اين مقاله، پايش وضعيت آسيب در اتصال چسبي تك لبه با استفاده از نانولوله‌هاي كربني چند جداره است. اين كار با روش ثبت تغييرات مقاومت الكتريكي طي بارگذاري مكانيكي انجام شده است. اين انتشار آسيب به صورت انتشار ترك در اتصال چسبي مشاهده شده است. در ابتدا نانولوله‌هاي كربني با 9 درصد وزني با استفاده از دستگاه آلتراسونيك درون رزين اپوكسي پراكنده شدند. پس از اضافه‌نمودن سخت‌كننده، ماده بدست‌آمده بلافاصله درون قالب اتصال چسبي تك‌لبه ريخته شد. اتصال چسبي معيوب با سطح عيب %10، %30 و %70 و با عيب‌هاي دايره‌اي و مربعي ساخته شد. اين نمونه‌ها تحت آزمون كشش، قرارگرفته و پاسخ مقاومت الكتريكي آن تحت بارگذاري برشي ثبت شد. نتايج نشان داد كه بيشترين تغييرات كلي مقاومت در نمونه اتصال چسبي با اندازه عيب 30 درصد مربعي اتفاق افتاده و بخش زيادي از پيشرفت آسيب به صورت انتشار ترك در چسب رسانا مشاهده شد. نتايج بدست‌آمده نشان داد كه زماني كه بخش بزرگي از ترك درون چسب و بخش اندكي از آن در مرز عيب رشد مي‌كند، بيشترين تغييرات كلي مقاومت مشاهده مي‌شود.

Adhesive joints have been employing in engineering structures such as marine, aerospace, automotive, oil, and gas industry. Since the joints are the weakest part of engineering structures, the fracture possibility in the adhesive joint is high. Therefore, structural health monitoring of adhesive joint is an important issue. The aim of this paper was condition monitoring of damage in the single lap adhesive joint by multiwall carbon nanotubes. This work is carried out by recording the electrical resistance change during the mechanical loading. This damage propagation is observed as a crack extension in the adhesive joint. Firstly, carbon nanotubes with 9 wt.% are dispersed in an epoxy resin by an ultrasonic device. Then, the hardener is added to the nono-adhesive. The obtained material is immediately poured into a single lap adhesive joint mold. The defective adhesive joints were manufactured with circular and square defects in different sizes i.e. 10%, 30%, and 70% overlap area. The specimen is subjected to a tensile test and electrical resistance changes are recorded during the shear load. The results showed that the maximum value of relative resistance change is occurring in the adhesive joint comprises of square defect with 30% overlap area of defect. In this situation, the crack was propagated in nano-adhesive and a small part of a crack was extended from the defect boundary.