Experimental research on the influence of structural modifications of adherends on the load-bearing capacity of lap joints of S235JR steel sheets

• Autorzy: Zielecki Władysław , Łabno Katarzyna , Perłowski Ryszard , Bąk Łukasz , Katrňák Tomáš

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2023.1

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne wpływu modyfikacji konstrukcyjnych materiałów klejonych na nośność złącza zakładkowego blach stalowych S235JR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of the research determining the impact of structural modifications of adherends on the load capacity of the joints determined in the static shear test. Tests of adhesive lap joints of S235JR steel sheets bonded with Araldite 2014-2 epoxy adhesive are described. The influence of technologically simple structural modifications was investigated; it consisted in making notches and holes at the leading edge of the adherends. These modifications were aimed at bringing about local flexibility of the joint in the sensitive area of stress concentration. Based on experimental studies, it was shown that there is a possibility of increasing the load-bearing capacity of the joint due to the applied modifications; in the most favorable variant, an increase in the load-bearing capacity by 15.9% compared to the base variant was demonstrated. The tests confirmed that the notches filled with the adhesive in the front part of the adherends can significantly improve the strength properties of joint, while the considered modifications in the form of holes do not have a significant impact on the properties of the adherends.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań określających wpływ modyfikacji konstrukcyjnych elementów klejonych na nośność złączy wyznaczoną w statycznej próbie ścinania. Opisano badania połączeń klejowych zakładkowych blach stalowych S235JR sklejonych klejem epoksydowym Araldite 2014-2. Zbadano wpływ prostych technologicznie modyfikacji konstrukcyjnych, polegających na wykonaniu nacięć i otworów na krawędzi natarcia elementów klejonych. Modyfikacje te miały na celu doprowadzenie do miejscowego uelastycznienia połączenia we wrażliwym obszarze koncentracji naprężeń. Na podstawie badań eksperymentalnych wykazano, że istnieje możliwość zwiększenia nośności złącza dzięki zastosowanym modyfikacjom. W najkorzystniejszym wariancie zaobserwowano wzrost nośności o 15,9% w stosunku do wariantu niemodyfikowanego konstrukcyjnie. Badania potwierdziły, że wypełnione przez klej nacięcia w przedniej części elementów klejonych mogą znacząco poprawić właściwości wytrzymałościowe złącza, natomiast rozważane modyfikacje w postaci otworów nie mają istotnego wpływu na właściwości elementów klejonych.

Słowa kluczowe

EN

adhesive joints; structural modification; static shear test; S235JR steel

PL

połączenia klejowe; modyfikacja konstrukcyjna; statyczna próba ścinania; stal S235JR

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Advances in Mechanical and Materials Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 40, nr 1
• Strony: 5--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zielecki Władysław

• Department of Manufacturing and Production Engineering, Rzeszow University of Technology, al. Powst. Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7864-5525

autor

Łabno Katarzyna

• Zakłady Mechaniczne Tarnów S.A., ul. Kochanowskiego 30, 33-100 Tarnów, Poland

autor

Perłowski Ryszard

• Department of Manufacturing and Production Engineering, Rzeszow University of Technology, al. Powst. Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-6633-6215

autor

Bąk Łukasz

• Department of Materials Forming and Processing, Rzeszow University of Technology, al. Powst. Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-8164-3160

autor

Katrňák Tomáš

• Institute of Aerospace Engineering, Brno University of Technology, Antonínská 548/1, 601 90 Brno, Czech Republic

• https://orcid.org/0000-0002-6213-3875

Bibliografia

• 1. Bartczak, B., Mucha, J., & Trzepieciński, T. (2013). Stress distribution in adhesively-bonded joints and the loading capacity of hybrid joints of car body steels for the automotive industry. International Journal of Adhesion and Adhesives, 45, 42-52. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2013.03.012
• 2. Belingardi, G., Goglio, L., & Tarditi, A. (2002). Investigating the effect of spew and chamfer size on the stresses in metal/plastics adhesive joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 22(4), 273-282. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(02)00004-0
• 3. Davies, P., Sohier, L., Cognard, J. Y., Bourmaud, A., Choqueuse, D., Rinnert, E., Créac’hcadec, R. (2009). Influence of adhesive bond line thickness on joint strength. International Journal of Adhesion and Adhesives, 29(7), 724-736. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2009.03.002
• 4. Davis, M. J., & Bond, D. (1999). Principles and practise of adhesive bonded structural joints and repairs. International Journal of Adhesion and Adhesives, 19(2-3), 91-105. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(98)00026-8
• 5. Godzimirski, J. (2002). Wytrzymałość doraźna konstrukcyjnych połączeń klejowych Ultimate strength of structural adhesive joints]. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• 6. Kadioglu, F., & Adams, R. D. (2015). Flexible adhesives for automotive application under impact loading. International Journal of Adhesion and Adhesives, 56, 73-78. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2014.08.001
• 7. Karachalios, E. F., Adams, R. D., & da Silva, L. F. M. (2013). The behaviour of single lap joints under bending loading. Journal of Adhesion Science and Technology, 27(16), 1811-1827. https://doi.org/10.1080/01694243.2012.761926
• 8. Kaye, R. H., & Heller, M. (2002). Through-thickness shape optimisation of bonded repairs and lap-joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 22(1), 7-21. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(01)00029-X
• 9. Kim, J. S., Kim, C. G., & Hong, C. S. (2001). Practical design of tapered composite structures using the manufacturing cost concept. Composite Structures, 51, 285-299. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(00)00145-8
• 10. Lang, T., & Mallick, K. (1998). Effect of spew geometry on stresses in single lap adhesive joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 18(3), 167-177. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(97)00056-0
• 11. Lang, T., & Mallick, K. (1999). The effect of recessing on the stresses in adhesively bonded single-lap joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 19(4), 257-271. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(98)00069-4
• 12. Lucas, F. M. (2011). Design Rules and Methods to Improve Joint Strength. Springer-Verlag. https://doi.org/10.1007/978-3-642-01169-6_27
• 13. Mazumdar, S. K., & Mallick, K. (1998). Static and fatigue behavior of adhesive joints in SMC-SMC composites. Polymer Composites, 19(2), 139-146. https://doi.org/10.1002/pc.10084
• 14. Rispler, A. R., Tong, L., Steven, G. P., & Wisnom, M. R. (2000). Shape optimisation of adhesive fillets. International Journal of Adhesion and Adhesives, 20(3), 221-231. https://doi.org/10.1016/S0143-7496(99)00047-0
• 15. da Silva, L. F. M., das Neves P. J. C., Adams R. D., Spelt, J.K. (2009). Analytical models of adhesively bonded joints - Part I: literature survey. International Journal of Adhesion and Adhesives, 29, 319-330. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2008.06.005
• 16. da Silva, L. F. M., Ochsner, A., & Adams R. D. (Eds.). (2011). Handbook of adhesion technology. Springer-Verlag.
• 17. da Silva, L. F. M., & Adams, R. D. (2007). Techniques to reduce the peel stresses in adhesive joints with composites. International Journal of Adhesion and Adhesives, 27(3), 227-235. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2006.04.001
• 18. Wang, C. H., Heller, M., & Rose, L. R. F. (1998). Substrate stress concentrations in bonded lap joints. Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 33(5), 331-346. https://doi.org/10.1243/0309324981513039
• 19. You, M., Yan, Z., Zheng, X., Yu, H., & Li, Z. A. (2007). A numerical and experimental study of adhesively bonded aluminium single lap joints with an inner chamfer on the adherends. International Journal of Adhesion and Adhesives, 28(1-2), 71-76. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2007.06.001
• 20. Zhao, X., Adams, R. D., da Silva, L. F. M. (2011). Single lap joints with rounded adherend corners: experimental results and strength prediction. Journal of Adhesion Science and Technology, 25(8), 837-856. https://doi.org/10.1163/016942410X520880
• 21. Zielecki, W., Kubit, A., Kluz, R., & Trzepieciński, T. (2017). Investigating the influence of the chamfer and fillet on the high-cyclic fatigue strength of adhesive joints of steel parts. Journal of Adhesion Science and Technology, 31(6), 627-644. https://doi.org/10.1080/01694243.2016.1229521

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).