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 میباشد. با توجه کاربرد فراوان این روش، بررسی شکست این اتصالات در مواجهه با ترک از اهمیت خاصی برخوردار بوده و به دو دسته کلی شکست بین چسب و چسبنده و شکست درون چسب تقسیم میگردند. اتصالات چسبی باید به گونهای 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 اندازه گیری آزمایشگاهی میزان مقاومت اتصالات چسبی در برابر رشد و انتشار ترک از اهمیت خاصی برخوردار میباشد. میزان مقاومت اتصالات چسبی در برابر رشد ترک توسط پارامتری به نام انرژی شکست درون چسبی توصیف میگردد. یکی از بحرانی ترین حالات بارگذاری در اتصالات چسبی، بارگذاریهای کششی میباشند. تاکنون نمونه های آزمایشگاهی مختلفی جهت اندازهگیری انرژی شکست مود کششی در اتصالات چسبی ارائه شده است که هر یک دارای مزایا و محدودیتهایی میباشند. 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 میتواند 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 بیبعد هندسی مربوط به طول ترکهای مختلف استخراج می گردند. سپس با انجام تستهای آزمایشگاهی بر روی قطعه تیر خمشی اتصال چسبی پیشنهادی و درنظرگیری سه طول ترک مختلف، مقادیر انرژی شکست درون لایه چسب محاسبه میگردند. مقادیر انرژی شکست اندازه گیری شده توسط قطعه پیشنهادی در این مقاله در تطابق بسیار خوبی با نتایج حاصل از نمونههای تستی دیگر موجود در مراجع از جمله هندسه تیر دو لبه اتصال چسبی یکسرگیردار ( dcb ) میباشد. به عبارت دیگر نمونه تیر خمشی اتصال چسبی پیشنهاد شده در این مقاله بدون احتیاج به ساز و کار پیچیده بارگذاری میتواند برای اندازهگیری آزمایشگاهی انرژی شکست کششی درون لایه چسبِ انواع چسبهای سازهای مورد استفاده قرار گیرد.