محاسبه تحلیلی و اجزا محدود تنش برشی بین لایه‏ای در اتصالات لبه‏ای چسبی در کامپوزیت‏ها

در این مقاله، توزیع تنش میان لایه‏ای در اتصالات چسبی تک‏لبه و جفت‏لبه مورد بررسی قرار گرفته است. یک معادله‏ جابه جایی درجه دوم 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 المان‏ها، معادلات دیفرانسیل حاکم بر اتصال استخراج شده است. سپس، با حل معادلات حاکم و با استفاده از معادلات شرایط مرزی، مقادیر جابه جایی در الیاف و درنتیجه تنش برشی ایجاد شده در چسب و بار محوری ایجادشده در الیاف به دست آمده است. علاوه بر این موارد، اثرات انبساط گرمایی و نم گرمایی نیز درنظر گرفته شده است. نتایج نشان می‏دهند که توزیع تنش علاوه بر 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 یکنواخت تری نسبت به بقیه دارند. مثلا تنش برشی بیشینه در اتصال جفت لبه تقریبا نصف اتصال تک‏لبه است. نتایج حل‏های تحلیلی با نتایج به دست آمده از حل اجزا محدود به وسیله نرم-افزار ansys صحت سنجی شده است و تطابق خوبی بین این نتایج مشاهده شده است.