بررسي تجربي و عددي رشد ترك در اتصال چسبي دو صفحه كامپوزيتي در حالت مود I شكست

Experimental and numerical investigation of crack growth in adhesive bonding of two composites plates under mode I

در اين مقاله، نرخ رهايي انرژي كرنشي مود اول شكست در اتصال چسبي دو صفحه كامپوزيتي با الياف شيشه تك جهته با استفاده از نمونه تيريكسرگيردار دولبه محاسبه شده است. براي ايجاد اتصال از چسب آرالدايت 2011 كه بطور گسترده در صنعت هوافضا كاربرد دارد، استفاده شده، نرخ رهايي انرژي كرنشي با سه روش تير اصلاح شده، روش كاليبره كردن نرمي و روش اصلاح شده كاليبره كردن نرمي از نتايج تجربي محاسبه شده است. براي مدل سازي رشد ترك در اتصال چسبي دو صفحه كامپوزيتي از روش اجزاي محدود توسعه يافته استفاده شده است. مقدار ميانگين نرخ رهايي انرژي كرنشي بحراني محاسبه شده به روش اصلاح شده كاليبره كردن نرمي به عنوان ورودي نرم افزار در نظر گرفته شده است. بعد از مقايسه نمودار نيرو – جابه جايي بدست آمده از نتايج آزمايش هاي تجربي و حل عددي كه نشان دهنده دقت مطلوب روش اجزاي محدود توسعه يافته در محاسبه نيرو حداكثر و جابه جايي متناظر با آن و همچنين قسمت خطي نمودار نيرو – جابه جايي مي باشد، نمودارهاي نرخ رهايي انرژي كرنشي – نيرو، نمودار ضريب شدت تنش – نيرو، نمودار نرخ رهايي انرژي كرنشي – جابه جايي محل اعمال بار و نمودار تنش گسيختگي – ضريب شدت تنش مورد بررسي قرار گرفته است.

In this paper, the strain energy release rate of first mode of failure in the adhesive bonding of two composite plates composed of unidirectional glass fiber is calculated using double cantilever beam specimen. Araldite 2011 adhesive connection which is widely used in the aerospace industry has been employed. Strain energy release rate is calculated by the modified beam method, compliance calibration method and modified compliance calibration method from experimental results. For modeling crack growth in adhesive bonding of two composite plates, the Extended Finite Element Method has been employed. Average value of critical strain energy release rate calculated by the modified compliance calibration method is considered as software input. After comparing force displacement curve obtained from experimental data and numerical solution that represents good precision of the Extended Finite Element Method in calculating the maximum force and corresponding displacement and also linear part of forcedisplacement curve, strain energy release rate force curve, stress intensity factor – force curve, strain energy release rate – displacement of the load effective point and failure stress stress intensity factor curve are evaluated.