محاسبه تحلیلی و اجزاء محدود تنش برشی بین لایه ای در اتصالات لبه ای چسبی در کامپوزیت ها

در این مقاله، توزیع تنش میان­لایه ای در اتصالات چسبی تک لبه و جفت لبه مورد بررسی قرار گرفته است. یک معادله جابه­جایی درجه­دوم برای چسب در راستای ضخامت درنظر گرفته شده است. برای تحلیل تنش این اتصال، نمودار جسم آزاد المانی از الیاف، در نواحی چسبی و غیرچسبی اتصال رسم شده و با نوشتن معادلات تعادل برای این المان ها، معادلات دیفرانسیل حاکم بر اتصال استخراج شده است. سپس، با حل معادلات حاکم و با استفاده از معادلات شرایط مرزی، مقادیر جابه­جایی در الیاف و درنتیجه تنش برشی ایجاد شده در چسب و بار محوری ایجادشده در الیاف به­دست آمده است. علاوه­بر این موارد، اثرات انبساط گرمایی و نم گرمایی نیز درنظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که توزیع تنش علاوه­بر مشخصات هندسی همچون ضخامت و طول ناحیه چسبی، به مشخصات فیزیکی اتصال از جمله مدول یانگ، ضریب پواسون و ضریب انبساط حرارتی لایه نیز بستگی دارد. برخی از انواع اتصالات توزیع تنش یکنواخت­تری نسبت به بقیه دارند. مثلا تنش برشی بیشینه در اتصال جفت­لبه تقریبا نصف اتصال تک لبه است. نتایج حل های تحلیلی با نتایج به­دست­آمده از حل اجزا محدود به­وسیله نرم­افزار ANSYS صحت­سنجی شده است و تطابق خوبی بین این نتایج مشاهده شده است.

کلیدواژه ها:

توزیع تنش ، اتصال چسبی ، مواد مرکب ، ماتریس فلزی