بررسی عددی و تجربی انتشار ترک در مود کششی اتصالات چسبی فلز به فلز با استفاده از روش جدید آزمایش خمش چهار نقطه

روش اتصالات چسبی به سبب فراهم آوری مزایایی همچون قابلیت اتصال مواد نامشابه ، توزیع تنش یکنواخت تر، کاهش وزن سازه، کاهش خوردگی گالوانیک و عمر خستگی بالا، دارای کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله خودروسازی ، هوافضا و دریایی می باشد. با توجه کاربرد فراوان این روش، بررسی شکست این اتصالات در مواجه ه با ترک از اهمیت خاصی برخوردار بوده و به دو دسته کلی شکست بین چسب و چسبنده و شکست درون چسب تقسیم می گردند. اتصالات چسبی باید به گونه ای طراحی و ساخته شوند که شکست نوع دوم یعنی شکست درون چسب را تجربه نمایند. از آنجا که چسب ها به سبب ماهیت پلیمری و ترد گونه ، مقاومت نسبتا کمی در برابر رشد ترک دارند، لذا توصیف و اندازهگیری آزمایشگاهی میزان مقاومت اتصالات چسبی در برابر رشد و انتشار ترک از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. میزان مقاومت اتصالات چسبی در برابر رشد ترک توسط پارامتری به نام انرژی شکست درون چسبی توصیف می گردد. یکی از بحرانی ترین حالات بارگذاری در اتصالات چسبی ، بارگذاری های کششی می باشند. تاکنون نمونه های آزمایشگاهی مختلفی جهت اندازهگیری انرژی شکست مود کششی در اتصالات چسبی ارائه شده است که هر یک دارای مزایا و محدودیت هایی می باشند . در پژوهش حاضر یک نمونه آزمایشگاهی جدید و در عین حال ساده تحت عنوان تیر خمشی اتصال چسبی چهار نقطه معرفی شده است بطوری که می تواند انرژی شکست کششی درون لایه چسب را اندازهگیری نماید. در ابتدا به کمک شبیه سازی اجزای محدود و روش انتگرال جی ، پارامترهای شکست در لایه چسب از جمله ضرایب بی بعد هندسی مربوط به طول ترکهای مختلف استخراج می گردند. سپس با انجام تست های آزمایشگاهی بر روی قطعه تیر خمشی اتصال چسبی پیشنهادی و درنظرگیری سه طول ترک مختلف ، مقادیر انرژی شکست درون لایه چسب محاسبه می گردند. مقادیر انرژی شکست اندازهگیری شده توسط قطعه پیشنهادی در این مقاله در تطابق بسیار خوبی با نتایج حاصل از نمونه های تستی دیگر موجود در مراجع از جمله هندسه تیر دو لبه اتصال چسبی یکسرگیردار (DCB) می باشد. به عبارت دیگر نمونه تیر خمشی اتصال چسبی پیشنهاد شده در این مقاله بدون احتیاج به ساز و کار پیچیده بارگذاری می تواند برای اندازهگیری آزمایشگاهی انرژی شکست کششی درون لایه چسب انواع چسب های سازهای مورد استفاده قرار گیرد.

Keywords:

اتصالات چسبی , مکانیک شکست , انرژی شکست , ترک درون چسبی