Sandviç Kompozit ve Metal Plakalar ile Oluşturulan Tek Bindirmeli Yapıştırma Bağlantılarının Mekanik Özelliklerinin Deneysel ve Nümerik Yaklaşım ile Belirlenmesi

Bu çalışmada, farklı malzemeler kullanılarak oluşturulan tek bindirmeli yapıştırma bağlantılarının mekanik özellikleri deneysel ve nümerik yaklaşım ile belirlenmiştir. Tek bindirmeli yapıştırma bağlantılarında plaka malzemesi olarak çelik, alüminyum ve alüminyum sandviç kompozit malzeme, yapıştırıcı olarak ise Araldite 2015 epoksi yapıştırıcı kullanılmıştır. Aynı malzemeye sahip plakalar kullanılarak elde edilen yapıştırma bağlantılarının yanı sıra, farklı malzemelere sahip plakalardan oluşan yapıştırma bağlantıları da bu çalışma kapsamında incelenmiştir. Deneysel yaklaşımda çekme testleri 1 mm/dak çekme hızında gerçekleştirilmiştir. Deneysel yaklaşım sonunda her bir yapıştırma bağlantısının gerilme-birim şekil değiştirme grafikleri belirlenmiştir. Ayrıca, plaka malzemesi olarak kullanılan alüminyum sandviç kompozit malzeme de yer alan polietilen polimerinin XRD testi ile karakterizasyonu yapılmıştır. Nümerik yaklaşımda, deneysel yaklaşımda kullanılan tek bindirmeli yapıştırma bağlantı geometrisi Ansys sonlu elamanlar programında oluşturulmuştur. Model oluşturulurken yapıştırıcı ile plakalar arasında non-lineer kontak kurulmuş ve deney şartlarını karşılayan sınır şartları uygulanmıştır. Bindirme bağlantılarının non-lineer modellenmesi, doğru sınır koşullarının uygulanması ve doğru temas tipinin seçilmesi nedeniyle nümerik sonuçların deneysel sonuçlarla benzer bir eğilim gösterdiği görülmüştür.

Determination of Mechanical Properties of Single Lap Joints Having Sandwich Composite and Metal Adherend by Experimental and Numerical Approach

In this study, the mechanical properties of single lap joints having different adherends were determined by experimental and numerical approaches. Steel, aluminum, and aluminum sandwich composite material were used as adherend, and Araldite 2015 epoxy adhesive was used as adhesive in single lap joints. Alongside the single lap joints obtained by using similar adherends, different adherends were also examined within the scope of this study. In the experimental approach, tensile tests were carried out at a rate of 1 mm/min. At the end of the experimental approach, the stress-strain plots of each single lap joint were determined. In addition, the characterization of the polyethylene polymer, which is also included in the aluminum sandwich composite material used as the adherend , was made in experimental approach by XRD test. In the numerical approach, the single lap joint geometry used in the experimental approach was created in the Ansys finite element program. A non-linear contact was established between the adhesive and the adherend, and boundary conditions were applied that meet the experimental conditions. It was observed that the numerical results show a similar tendency with the experimental results due to the non-linear modeling of the lap joints, the application of the correct boundary conditions, and the selection of the correct contact type.

___

  • Akhavan-Safar, A., Ayatollahi, M.R., da Silva, L.F.M.2017. “Strength prediction of adhesively bonded single lap joints with different bondline thicknesses: A critical longitudinal strain approach”, International Journal of Solids and Structures, 109,189-198.
  • Özel, A., Aydın M.D., Temiz, Ş. 2004. “The effects of overlap length and adherend thickness on the strength of adhesively bonded joints subjected to bending moment”, Journal of Adhesion Science. and Technology,18,313-325.
  • Kadıoğlu, F., Avil, E., Ercan, M.E., Aydoğan, T. 2018. “Effects of different overlap lengths and composite adherend thicknesses on the performance of adhesively-bonded joints under tensile and bending loadings”, Materials Science and Engineering,369,1-8.
  • Hasheminiaa,S.M., Parka, B.C., Chuna,H.J., Parkb,J.C., Changb, H.S. 2019. “Failure mechanism of bonded joints with similar and dissimilar material”, Composites Part B, 161,702-709.
  • Rudawska, A., 2019. “Comparison of the adhesive joints’ strength of the similar and dissimilar systems of metal alloy/polymer composite”, Applied Adhesion Science, 7,1-17.
  • Butt, J., Mebrahtu, H., Shirvani,H. 2016. “Microstructure and mechanical properties of dissimilar pure copper foil/ 1050 aluminium composites made with composite metal foil manufacturing”, Journal of Materials Processing Technology,16,1-38.
  • Mariama, M., Afendia,M., Abdul Majida, M.S., Ridzuana,M.J.M., Gibson A.G. 2018. “Tensile and fatigue properties of single lap joints of aluminium alloy/glass fibre reinforced composites fabricated with different joining methods”, Composite Structures,18,1-31.
  • Su Seong,M., Kim,T.H., Nguyen,K.H., Kweon,J.H., Choi J.H. 2008. “A parametric study on the failure of bonded single-lap joints of carbon composite and aluminum”, Composite Structures,86,135-145.
  • Galvez ,P., Quesada, A., Martinez , M.A., Abenojar,J., Boada,M.J.L., Diaz, V. 2017. “Study of the behaviour of adhesive joints of steel with CFRP for its application in bus structures”, Composites Part B,129,41-46.
  • Pramanik,A., Basak,A.K., Dong, Y., Sarker,P.K., Uddin, M.S., Littlefair,G., Dixit,A.R., Chattopadhyaya, S. 2017. “Joining of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites and aluminium alloys-A review”, Composites: Part A,17.
  • Anyfantis,K.N., Tsouvalis, N.G. “Experımental parametric study of single-lap adhesive joınts between dissimilar materials”, ECCM15 - 15th european conference on composite materials,24-28 Haziran 2012,Venedik,İtalya.
  • Budhe,S., Ghumatkar,A., Birajdar N., Banea M.D. 2015. “Effect of surface roughness using different adherend materials on the adhesive bond strength”, Applied Adhesion Science,3,1-10.
  • Khusnutdinov, N. 2021.”Self-action in gravity”, The European Physical Journal Plus, 136, 1-16, https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-021-01640-4
  • Safaei, B. 2020.” The effect of embedding a porous core on the free vibration behavior of laminated composite plates.” Steel and Composite Structures, 35(5), 659–670. https://doi.org/10.12989/SCS.2020.35.5.659
  • Dastjerdi, R.M., Behdinan, K.,Safaei, B., Qinc, Z. 2020. “Static performance of agglomerated CNT-reinforced porous plates bonded with piezoceramic faces”, International Journal of Mechanical Sciences,188,105966.
  • Dastjerdi, R.M., Behdinan, K.,Safaei, B., Qinc, Z. 2020. “Buckling behavior of porous CNT-reinforced plates integrated between active piezoelectric layers”, Engineering Structures,222, 111141
  • Safaei, B, Dastjerdi, R.M., Qin, Z., Behdinan, K.,Chu, F. 2019. “Determination of thermoelastic stress wave propagation in nanocomposite sandwich plates reinforced by clusters of carbon nanotubes”, Journal of Sandwich Structures & Materials, https://doi.org/10.1177/1099636219848282.
  • A. Aliminyum kompozit. “Alüminyum Kompozit Panel”, https://www.alpil.com.tr/urunler/aluminyum-kompozit-panel/, 10.05.2021.
  • Y.Metal. “Kompozit Panel”, https://www.yavuzaluminyum.com/kompozit-panel-nedir/, 15.05.2021.
  • S. Aliminyum. “Alüminyum Kompozit Panel”, https://www.sistemal.com/tr/uretim/aluminyum-kompozit-panel, 05.05.2021.
  • ASTM D3165 – 07. “Standard Test Method for Strength Properties of Adhesives in Shear by Tension Loading of Single-Lap-Joint Laminated Assemblies” https://www.astm.org/Standards/D3165.htm, 01.01.2014.
  • ASTM 3039. “Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials”, https://www.astm.org/Standards/D3039, 01.01.2017.
  • Newbold, P., Carlson, W.L., Thorne, B.M. 1994. “Statistics for business and economics”, ISBN: 0132745658, Prentice Hall, New Jersey.
  • Araldite 2015 adhesive. “Hunstman advanced materials”,https://krayden.com/technical-data-sheet/hunts_araldite_2015_tds/, 01.01.2015.
  • Carvalho,U.T.F., Campilho, R.D.S.G. 2017. “Validation of pure tensile and shear cohesive laws obtained by the direct method with single-lap joints”, International Journal of Adhesion and Adhesives,77,41-50.
  • J, Epp. 2016. “Materials Characterization Using Nondestructive Evaluation (NDE) Methods”, Bölüm: “X-ray diffraction (XRD) techniques for materials characterization”, ISBN: 978-0-08-100040-3, Woodhead Publishing, İngiltere.
  • Wei, K., Chen, Y., Li, M., Yang, X. 2018. “Strength and failure mechanism of composite-steel adhesive bond single lap joints” Advance Material Science and Engineering, https://doi.org/10.1155/2018/5810180.
  • Laursen, T.A. 2013.“Computational contact and impact mechanics: fundamentals of modeling interfacial phenomena in nonlinear finite element analysis”, ISBN: 978-3-662-04864-1, Springer Science & Business Media, İsviçre.
  • Özer, H., Erbayrak, E. 2018. “The effects of curing temperature on fracture energy and cohesive parameters for the adhesive Araldite 2015”, Journal of Adhesion Science and Technology, 32,12, 1287-1312.
  • Zhou, D., Di, M. 2019. “Numerical simulation analyses of Single Lap joints for wood PE composites formed with Epoxy and Acrylic ester adhesives”,14,5908-5922.
Mühendis ve Makina-Cover
  • ISSN: 1300-3402
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1957
  • Yayıncı: TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Sayıdaki Diğer Makaleler

Farklı Saçak Tiplerine Sahip Yarı Küresel Çatılar Üzerinde Basınç Dağılımlarının İncelenmesi

Yücel ÖZMEN, Tekmile CÜREBAL, Aleyna AĞIRMAN KALCA

Sandviç Kompozit ve Metal Plakalar ile Oluşturulan Tek Bindirmeli Yapıştırma Bağlantılarının Mekanik Özelliklerinin Deneysel ve Nümerik Yaklaşım ile Belirlenmesi

Engin ERBAYRAK

Biyokömür-Soma Kömür Karışımlarının Oksiyanma Koşullarında Birlikte Yakılmasının Deneysel İncelenmesi ve Emisyonlar Üzerindeki Etkileri

Babak KEIVANI, Hayati OLGUN, Aysel T. ATİMTAY

Kısıtlı Mühendislik Problemlerinin Karşılaştırmalı Ağırlık ve Maliyet Optimizasyonu

Aybike ÖZYÜKSEL ÇİFTÇİOĞLU

SiCP/A356 Kompozitinin Aşınma Direncine Ultrasonik Dövme İşleminin ve Yaşlandırma Sertleşmesinin Etkilerinin Karşılaştırılması

Gökçe Mehmet GENÇER, Coşkun YOLCU, Fatih KAHRAMAN, Melih BELEVİ

Advisor Programıyla Hibrit Elektrikli Taşıtlarda Batarya Analizi

Şule KUŞDOĞAN, Büşra ÖZEN

Termoelektrik Soğutucunun Modelleme Çalışması ve Performans İncelemesi

Haydar KEPEKÇİ, Ergin KOSA, Cüneyt EZGİ

Sürtünme Karıştırma Prosesi ile Elde Edilen Yüzey Metal Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerini Geliştiren Çoklu Mekanizmalar

Gökçe Mehmet GENÇER

Yangın Söndürme İçin Alternatif Bir Tasarım: Akıllı Yangın Söndürme Bombası

Murat TOPTAŞ, Mehmet YILMAZ

Santrifüj Pompa Tasarımında Sayısal Yöntemlerin (HAD/CFD) Kullanımı

İsmail OVALI, Öner ATALAY, Ege YILMAZ