عنوان

تحلیل تجربی و عددی شکست اتصالات چسبی آلومینیوم به کامپوزیت CFRP در محدوده دمایی C ░ ۶۰- تا C ░ ۲۵+

Country Code

IR

Number

۳۶۶۶پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Country of publication

IR

Title Proper

تحلیل تجربی و عددی شکست اتصالات چسبی آلومینیوم به کامپوزیت CFRP در محدوده دمایی C ░ ۶۰- تا C ░ ۲۵+

General Material Designation

[پایان‌نامه]

Parallel Title Proper

Experimental and numerical fracture analysis of the adhesive joints of aluminum and CFRP composites in the temperature range of

First Statement of Responsibility

/اژدر رحمانی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۷

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۲۸ص.

Other Physical Details

:

Text of Note

زبان: فارسی

Text of Note

زبان چکیده: فارسی

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Text of Note

مصور، جدول، نمودار

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی مکانیک - طراحی کاربردی

Date of degree

۱۳۹۷/۱۱/۰۱

Body granting the degree

صنعتی سهند

Text of Note

در این رساله به بررسی پارامترهای مکانیک شکست اتصالات چسبی در دماهای پایین پرداخته شده است .در گام اول محفظه‌ی برودتی کرایژونیک برای انجام آزمایش‌های کشش و شکست دما پایین ساخته شد .این گام، انجام آزمایش‌های کشش و شکست دما پایین را تا دمای C ░ ۱۵۰- امکان پذیر نمود .برای تعیین خواص مکانیکی اجزای اتصال، ابتدا نمونه‌های کشش استاندارد آلومینیوم، چسب اپوکسی و کامپوزیت الیاف کربنی تک‌جهته ساخته شدند و با انجام آزمایش‌های کشش ساده خواص مکانیکی اجزای اتصالی در دماهای مختلف(C ░ ۸۰- تاC ░ ۲۵+ )تعیین گردید .نمونه‌های پروانه‌ای اتصال چسبی ترکدار آلومینیوم-آلومینیوم و آلومینیوم-کامپوزیت الیاف کربنی تک جهته ساخته شدند و با استفاده از گیره آرکان در دماهای مختلف تحت آزمایش کشش و آزمایش کندگی و آزمایش شکست مود I ، مود ترکیبی I/II و مود II قرار گرفتند .نتایج آزمایش‌های کشش ساده چسب اپوکسی در دماهای مختلف نشان داد که با کاهش دما خواص مکانیکی چسب به طور قابل توجهی تغییر می‌کند .با کاهش دما به مقدارC ░ ۱۰۰= ، مقدار تنش تسلیم، استحکام کششی و مدول الاستیک چسب به ترتیب ۱۲۷ ، ۱۱۱/۵ و ۳۲ افزایش می‌یابند .این در حالی است که مقدار کرنش شکست ۱۴/۳ کاهش یافت .برای کامپوزیت الیاف کربنی تک جهته نتایج آزمایش کشش ساده نشان داد با کاهش دما به میزانC ░ ۱۰۰ از دمای اتاق، مقدار مدول الاستیسیته در جهت الیاف و در جهت عمود بر الیاف به ترتیب ۳۷/۷۸ و ۳۹/۳ افزایش یافته است .همچنین میزان کرنش شکست در جهت الیاف و در جهت عمود بر الیاف به ترتیب ۷ و ۱۳ کاهش یافت .علاوه بر این کاهش دما به میزانC ░ ۱۰۰ از دمای اتاق منجر به کاهش استحکام کششی کامپوزیت در جهت الیاف و در جهت عمود بر الیاف به مقدار ۱۳/۵ و ۱۶/۲ شد .همچنین مقادیر ضرایب شدت تنش بحرانی اتصال چسبی آلومینیوم-آلومینیوم در مودهای بارگذاری I و II در دمایC ░ ۸۰- نسبت به دمای اتاق به ترتیب ۵۱/۴ و ۱۲۴/۵ افزایش یافته است .همچنین نتایج به دست آمده برای اتصال چسبی آلومینیوم-کامپوزیت نشان داد که با کاهش دما، مقدار ضرایب شدت تنش بحرانی روند افزایشی دارد .به طوری که در دمایC ░ ۸۰- نسبت به دمای اتاق مقادیر و به ترتیب ۷۴/۸ و ۴۵/۸۵ افزایش یافته است .در حالت کلی نتایج نشان می‌دهد که مقدار ضرایب شدت تنش بحرانی و همچنین نرخ رهایش انرژی بحرانی با کاهش دما افزایش می‌یابد .هرچند این افزایش برای مود I قابل توجه نیست اما برای مود II افزایش قابل ملاحظه‌ای مشاهده گردید .برای اتصال آلومینیوم-کامپوزیت مقدار افزایش ضرایب شدت تنش بحرانی و نرخ رهایش انرژی کرنشی بحرانی با کاهش دما ناپایدار می‌باشد طوری که مسئله نقطه‌ی بهینه‌ای دارد، یعنی افزایش مقادیر پارامترهای شکست همواره صعودی نیست .طوریکه بعد از نقطه‌ی بهینه‌ی کاهش بیشتر دما، مقادیر پارامترهای مقاومت به شکست ماده، سیر نزولی پیدا می‌کند .برای نمونه‌های اتصال چسبی بدون ترک نتایج نشان داد که با کاهش دما استحکام کششی اتصال تقریبا ثابت می‌ماند اما استحکام برشی افزایش شدیدی را تجربه می‌کند .برای تعیین مکانیزم شکست اتصالات چسبی در دماهای مختلف، سطوح شکست با استفاده از دو روش ماکروسکوپیک و میکروسکوپ الکترونی روبشی آنالیز شدند و در هر مورد نوع مکانیزم شکست تحلیل گردید .با استفاده از مدلسازی عددی مسئله اتصال چسبی، مقادیر توابع بی‌بعد ضرایب شدت تنش با کاهش دما تعیین شد .وابستگی توابع بی‌بعد ضرایب شدت تنش به دما و زاویه‌ی اعمال بارگذاری به اتصال چسبی و همچنین نسبت طول ترک تحلیل گردید و نتایج به صورت گرافیکی ارائه گردید .و توابع بسته‌ای برای هر مورد با استفاده از برازش منحنی استخراج شد .

Text of Note

C. In order to evaluate mechanical behavior of the components, tensile tests were carried out at low temperatures. Results showed that by decreasing the temperature, the ultimate strength, yield strength and elastic modulus have increasing trends. The results of tensile test of epoxy adhesive show that at various temperatures by decreasing the temperature, mechanical properties of the adhesive change significantly. By decreasing the temperature by =100 oC from the room temperature, amounts of yield stress, ultimate strength, and elastic modulus of the adhesive increased by 127 , 111.5 and 32 , respectively. However, the failure strain decreased by 14.3 . For CFRP composite, tensile test results show that by decreasing the temperature by 100 oC from room temperature, elastic modulus in the fiber direction and perpendicular to fiber direction increased by 37.78 and 39.3 , respectively. Moreover, amount of failure strain in the fiber direction and perpendicular to fiber direction decreased by 7 and 13 , respectively. Also, the ultimate strength in the fiber direction and perpendicular to fiber direction decreased to 13.5 and 16.2 , respectively. By decreasing the temperature from room temperature to -80 oC, for mode I and II loadings, amounts of KIC and KIIC of aluminum-aluminum bonded joint increased by 51.4 and 124.5 , and, amounts of KIC and KIIC of aluminum-CFRP bonded joint increased by 74.8 and 45.85 , respectively. In general, by decreasing the temperature, stress intensity factors and energy release rate increase. Although, the increase in mode I, is not considerable, but it is significant in mode II. Fracture tests of the adhesive joints were performed at low temperatures and different loading modes. For Aluminum-Aluminum adhesive joints, the results showed that by decreasing the temperature, critical stress intensity factors and critical strain energy release rates increased. However, the increasing trend in mode I is gentle and in mode II is significant. Non-dimensional stress intensity factors were determined by using finite element method in low temperatures and different loading modes. In order to understand the failure mechanism of adhesive joints, fracture surface of samples was analyzed, which showed that, in mode I, the failure mechanism was of a cohesive type. By decreasing the temperature, the joint became brittle and the fracture surface became smooth. The interfacial failure in mode II revealed that the fracture toughness of the adhesive was greater than that of the interface, which leads to deviation of crack growth path from the interior of the adhesive to the interface. For Aluminum-Composite adhesive joints, the test results indicated that, upon a decrease in temperature, significant changes were observed in AL-CFRP bonded joints. Such changes should be considered in the design of such joints. The finite element model of the bonded joint was constructed in order to extract dimensionless functions of stress intensity factors at lower temperatures. The results showed that a reduction in the temperature down to a particular value contributes to improvement in critical stress intensity factors, while any further reduction in the temperature tends to lower the critical stress intensity factors, and eventually leads to decreased fracture energy absorption capacity of the structure. In the final section, in order to develop a better understanding of the type of behavior exhibited by aluminum-composite bonded joints in the process of fracturing, a study was performed on fracture surfaces and fracture mechanisms via macroscopic and scanning electron microscopic (SEM) analyses. ░In this work, the fracture parameters of the adhesive joints were investigated in the low temperature range. In the first step, a cryogenic refrigerant chamber was made to conduct low temperature tensile and fracture tests. This step made it possible to carry out low temperature experiments up to -150

ba

Parallel Title

Experimental and numerical fracture analysis of the adhesive joints of aluminum and CFRP composites in the temperature range of

اتصالات چسبی

مکانیک شکست

دما پایین

Subject Term

Adhesive Joints; Fracture Mechanics; Low Temperatures

Subject Term

اتصالات چسبی- مکانیک شکست- دما پایین

رحمانی، اژدر

چوپانی، نقدعلی، استاد راهنما

یزدانی، مجتبی، استاد راهنما

جلالی وحید، داوود، استاد مشاور

Country

ایران

Date of Transaction

20230812

Call Number

مکانیک ،۸۰۴۲۷ ،۱۳۹۷

Host name

ت‌یزوپماک‍ ه‌ب‍ م‌وینیمولآ ی‌بسچ‍ ت‌لااصتا ت‌سکش‍ ی‌ددع‍ و ی‌برجت‍ ل‌یلحت‍ CFRP ی‌یامد ه‌دودحم‍ ردC ░ ۰۶- ات‍C ░ ۵۲+.pdf

Access number

عادی

Compression information

عادی

Date and Hour of Consultation and Access

3666.pdf

Date and Hour of Consultation and Access

p80427.pdf

Bits per second

0

Contact for access assistance

ایمانی

Electronic Format Type

متن

File size

0

Record control number

پ۳۶۶۶

Public note

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y