بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش تأثیر ویسکوالاستیسیتهی چسب بر روی توزیع تنش برشی در لایهی چسب یک اتصال تکلبه بررسی شده است. اتصال از دو لایهی چسبشوندهی الاستیک که بهوسیلهی یک چسب ویسکوالاستیک پلیمری به هم متصل شدهاند، تشکیل شده است. از مدل جامد سهپارامتری برای به دست آوردن معادلات دیفرانسیل حاکم در حوزهی لاپلاس بکار گرفته شده است که با استفاده از تئوری ماندهها حل شده است. سپس تحلیل المان محدود به کمک نرمافزار انسیس صورت گرفته و نتایج حاصل از دو روش تحلیلی و المان محدود با هم مقایسه شدهاند. پاسخهای به دست آمده از هر دو روش مطابقت بسیار خوبی را نشان میدهد. نتایج حاکی از آن است که ماکزیمم تنش برشی بعد از گذشت تقریباً 14 ساعت به میزان %46 مقدار اولیه کاهش مییابد و ثابت میماند.
مقدمه
تقریبا در طراحی همهی سازهها نیاز است که قطعات به یکدیگر متصل شوند که مؤثرترین روش اتصال، استفاده از چسبها و اتصالات مکانیکی است. اتصالات چسبی بطور گستردهای در صنعت هوا و فضا بکار میروند. چسبها بطور کلی ارزانترند و نسبت به سایر وسایل اتصالدهنده که مقاومت قابل مقایسهای در اتصال تولید میکنند، وزن کمتری دارند. آمار نشان میدهد که حدود %70 گسیختگیها در محل اتصال رخ میدهد .[1] بنابراین برای اطمینان از ایمنی اتصالات چسبی نیاز است تا توزیع تنش در ناحیهی اتصال مورد بررسی قرار گیرد.
مواد پلیمری کاربردهای گستردهای در تولید چسبهای مختلف صنعتی دارا میباشند. علیرغم وجود خصوصیات بارز ویسکوالاستیک در این مواد، این ویژگی در تحلیلهای صورت گرفته جایگاه چندانی نداشته و اغلب در محاسبات لحاظ نمیگردد .[2] از اولین کارهایی که در زمینهی تأثیر ویسکوالاستیسیتهی چسب در اتصالات صورت گرفته میتوان به مقالهی ناگاراجا و الوار [3] در سال 1980 اشاره کرد که تحلیل تنش دوبعدی به کمک روش المان محدود صورت گرفت. نتیجههای این تحقیق کاهش 18 درصدی تنش عمودی بین لایهای - تنش تورق - و 45 درصدی تنش برشی در گذر زمان را بیان میکرد.
تحلیل دوبعدی مشابهی نیز توسط یاداگیری و همکاران [4] در سال 1987، به کمک روش المان محدود صورت پذیرفت. در سال 1990 کارپنتر [5] الگوریتمی برای تحلیل ویسکوالاستیک چسب و دستیابی به حل وابسته به زمان بر اساس روش المان محدود که به کمک فرایند انتگرالگیری مستقیم صورت میپذیرفت، ارائه نمود. در سال 2013 شیشهساز و رضا [6] یک حل تحلیلی را برای محاسبهی تنش برشی و بررسی اثر ویسکوالاستیسیتهی چسب در اتصال تکلبه ارائه کردند. از آنجاییکه ضخامت چسبشوندهها و چسب در مقایسه با سایر ابعاد اتصال بسیار کوچک است، در تحلیل آنها از اثر خمش بر روی تنشهای القا شده در اتصال صرفنظر شده است.
اندکی بعد در سال 2013 حل تحلیلی برای محاسبهی تنش برشی در اتصال تکلبه توسط شیشهساز و علیزاده [7] ارائه شد که در آن اثر خمش بر روی تنشهای القا شده نیز درنظر گرفته شده است. مرور و بررسی جامعی هم روی مدلهای تحلیلی انجامشده در زمینه ی اتصالات چسبی تکلبه و جفتلبه توسط داسیلوا و همکارانش [8] صورت گرفته است که طراحان را برای انتخاب مدل صحیح در کاربردهای ویژه یاری مینماید. در این پژوهش تأثیر ویسکوالاستیسیتهی چسب بر روی توزیع تنش برشی در لایهی چسب یک اتصال تکلبه تحت بارگذاری خمشی بررسی شده است و حل تحلیلی در این خصوص ارائه شده است که به نظر میرسد برای حالت بارگذاری خمشی اولین حل تحلیلی باشد.
