ارائه مدل تئوری و عددی برای پیش‌بینی سفتی اتصالات چسبی دولبه تحت بارگذاری دینامیکی

در تحقیق حاضر با ارائه مدلی تئوری مدول اتصال چسبی دولبه در نرخ‌های کرنش مختلف در بازه نرخ کرنش استاتیک تا s -1 1055 پیش‌بینی می‌شود. بدین منظور با استفاده از پارامترهای هندسی و مدول الاستیک کششی چسبنده و مدول برشی لایه چسب در دو نرخ کرنش متفاوت، سهم هر یک از اجزا از نرخ کرنش اعمالی محاسبه شده و با محاسبه مدول برشی لایه چسب در سهم نرخ کرنش خود، مدول دینامیکی اتصال چسبی دولبه محاسبه می‌شود. مزیت چنین مدلی پیش‌بینی رفتار هرنوع اتصال چسبی بدون نیاز به انجام آزمایش با داشتن خواص چسبنده و لایه چسب و ابعاد هندسی اتصال است. در کنار مدل تئوری ارائه‌شده، مدلی المان محدود با استفاده از محیط نرم‌افزار آباکوس صریح ارائه می‌شود که با استفاده از خواص مکانیکی الاستیک اجزای اتصال و چگالی آن‌ها به‌همراه پارامترهای هندسی اتصال، مدول دینامیکی اتصال چسبی را پیش‌بینی می‌کند. مقایسه نتایج، همخوانی مطلوب نتایج مدل تئوری ارائه‌شده در این تحقیق و مدل المان محدود را نشان می‌دهد؛ به‌طوری‌که هر دو مدل روند افزایش مدول اتصال چسبی دولبه با افزایش نرخ کرنش را پیش‌بینی کرده و حداکثر اختلاف دو مدل کمتر از نه درصد است.

A novel theoretical and numerical model to predict stiffness of double lap bonded joints under dynamic loading

In the present research, the modulus of a double lap bonded joint in the strain rate ranges of 0 to 1055 S1 is predicted by a theoretical model. In this approach, using geometrical parameters of bonded joint, elastic young modulus of adherends and shear modulus of the adhesive layer at two different strain rates, strain rate sharing of bonded joint’ constituents can be calculated. Also, using these data, shear modulus of the adhesive layer at its share of strain rate is calculated; Then, using these data, dynamic modulus of double lap bonded joint can be computed. Calculating stiffness of the double lap bonded joint using geometrical parameters of bonded joint and mechanical parameters of constituents without need to do the test is the advantage of this model. Also, in this manuscript, a finite element model (using Abaqus Explicit) is presented in order to predict dynamic modulus of double lap bonded joint using elastic mechanical properties of bonded joint constituents, their densities and bonded joint geometrical parameters. The two presented models show a similar trend in the prediction of double lap bonded joint’ modulus; in a way that, at the two models, bonded joint’ modulus is increased by increasing strain rate. The maximum difference between the two models is about nine percent.