Paralel çift pimli ve yapıştırıcılı karma bağlantılı kompozit levhaların ısıl gerilme analizi Thermal Stress

Bu çalışmada, karma bağlantılı kompozit levhaların ısıl gerilme analizi gerçekleştirilmiştir. Karma bağlantıiki paralel pim ve yapıştırıcı tabakasının kombinasyonu ile oluşturulmuştur. Karma bağlantıda epoksiyapıştırıcı kullanıldığı varsayılmıştır. Bağlantısı gerçekleştirilen kompozit plakaların malzemesi, alüminyummatrise sahiptir ve matris malzemesi çelik fiberlerle takviye edilmiştir . Modelleme ve analizler için ANSYSsonlu elemanlar programı tercih edilmiştir. Dolayısıyla, çözüm için sonlu elemanlar metodu (FEM)kullanılmıştır. Sonlu elemanlar metodu son zamanlarda çeşitli alanlardaki birçok mühendislik problemininçözümünde kullanılan önemli bir analiz yöntemidir. Karma bağlantı önceki benzer çalışmalardan farklıolarak, üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Üç boyutlu karma bağlantı modeli üzerine probleme vegeometriye uygun çeşitli yapısal sınır şartları ve çeşitli değerlerde un iform sıcaklıklar (60, 70, 80, 90 ve 100°C) uygulanmıştır. Karma b ağlantıya uygulanan uniform sıcaklıklar nedeniyle, kompozit plakalar veyapıştırıcı tabakası üzerinde meydana gelen ısıl gerilmeler elde edilmiştir. Isıl gerilmelerin dağılımları datespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, ısıl gerilmelerin değerleri ve dağılımlarının, uygulanan uniformsıcaklık miktarının değişimine bağlı olarak değişim gösterdiği anlaşılmıştır . En düşük ısıl gerilmeleruygulanan en düşük uniform sıcaklık olan 60 °C için hesaplanırken, en yüksek ısıl gerilmeler uygulanan enyüksek uniform sıcaklık olan 100 °C için hesaplanmıştır.

Analysis of Composite Plates Bonded Hybrid Joints via Adhesive and Two Parallel Pins

In this study a thermal stress analysis of compositeplates bonded hybrid joint was achieved. Since, theuse of composite plates is increasing recently.Composite plates provide low weight and desiredstrength in many applications such as cars aircrafts,marine crafts. Hybrid joint was created with combination of twoparallel pins and adhesive layer. These two methodshave different advantages to compare with eachother. Meanwhile, adhesive layer was assumed as akind of epoxy glue.Composite materials have aluminum metal matrixreinforced by steel fibers. These types of compositematerials are used in aircraft structures because oflow weight advantage especially. ANSYS program was used for both modeling andanalyses of hybrid joint. Therefore, the finite elementmethod (FEM) was used for solution. This method ispreferred for analyses of many engineeringproblems in last decades. For this reason some FEMcodes were developed by different firms withdifferent names such as ANSYS. It is also famousFEM code in the world for both industryapplications and scientific studies.Hybrid joint was created as three dimensional as aimportant difference to compare with previousstudies. It is known that previous studies wereanalyzed as two dimensional generally. Sincemodeling and solving of any problem as threedimensional is very difficult to compare with twodimensional problems. Structural boundary conditions were applied onthree dimensional hybrid joint model for exampleone side of joint was fixed, pinned condition wasapplied inner surface of two parallel holes. Then,uniform temperatures (60, 70, 80, 90, 100 °C) wereperformed on three dimensional hybrid joint.Magnitudes of thermal stresses based uniformtemperatures were calculated and its distributionswere obtained on both composite plates andadhesive layer for each applied uniform temperatureloading. The obtained results were compared with each otheraccording to different loading conditions. Theobtained results indicate that values anddistributions of thermal stresses were changed bychanging magnitudes of uniform temperatures. Briefly, values of thermal stresses are increased byincreasing of applied uniform temperatures.Therefore the highest values of thermal stresseswere calculated for 100 ° C uniform temperatureloading, whereas the lowest thermal stresses werecalculated when 60 °C.

___

  • Aldaş, K., Şen, F. (2012). Karma bağlantılı kompozit plaklarda farklı sıcaklıklar etkisiyle oluşan gerilmelerin analizi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi , 3/1 , 21-30.
  • ANSYS, Swanson Analysis System Inc., Houston, PA, USA.
  • Apalak, M.K., Aldas, K. and Şen, F., (2003). Thermal non-linear stresses in an adhesively bonded and laser-spot welded single-lap joint during laser-metal interaction, Journal of Materials Processing Technology, 142, 1-19.
  • Ataberk, N., Uyaner, M., Avcı, A., Koçak, S., (2004). Elasto-plastic stress analysis of aluminum metal-matrix composite plate under in-plane loading, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 23 , 563-570.
  • Kline, R.A., (1982). Stress analysis of adhesively bonded joints, Proceeding of the International Symposium on Adhesive Joints, 3 , 587-610.
  • Mackerle, J. (1997). Finite element analysis and simulation of adhesive bonding, soldering and brazing: A bibliography (1976-1996), Modeling and Simulation in Materials Science and Engineering, 5, 159-185.
  • Madenci, E., Shkarayev, S., Sergeev, B., Opliger, D. W. and Shyprykevich, P., (1997). Analysis of composite laminates with multiple fasteners, Solids Structures, 2 , 1793-1811.
  • Sayman, O., (2003). Elastic-plastic and residual stresses in symmetric aluminum metal-matrix laminated plates under a linear thermal loading, Journal of Thermal Stresses, 26, 391- 406.
  • Sen, F. (2006). An investigation of thermal elasto- plastic stress analysis of laminated thermoplastic composites with a circular hole under uniform temperature loading, Science and Engineering of Composite Materials, 13 , 213-224.
  • Şen, F., Pakdil, M., Sayman O. and Benli, S. (2008- a). Experimental failure analysis of mechanically fastened joints with clearance in composite laminates under preload, Materials & Design , 29, 1159-1169.
  • Şen, F., Aldaş, K., Palancıoğlu, H., (2008 -b). Çift örtü kullanılarak yapıştırılmış metal levhalarda ısıl gerilme analizi, Fırat Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi , 20, 649-659,
  • Şen, F., Aldaş, K., (2012). Farklı uniform sıcaklıklar altındaki karma bağlantı yapılmış kompozit ve alüminyum plakalardaki gerilme analizi , International Journal of Engineering Research and Development, 4/1: 16-21.
  • Tong, L., Mouritz, A.P. and Bannister, M., (2002). 3D Fibre Reinforced Polymer Composites, Elsevier, UK.