Bending Tests of a Single-Lap Adhesive Joint

• Autorzy: Bogusz Paweł , Derewońko Agnieszka , Chausov Mykola , Pylypenko Andrii

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.0497

Warianty tytułu

PL

Testy zginania połączenia klejowego z pojedynczą zakładką

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The strength and durability of the adhesive joint are, among other factors, a function of the joint’s dimensions and the size of the adhesive layer acting as a connecting element. In practice, the thickness of the adhesive layer is the result of, i.a., the tolerance of the joined elements. The main purpose of the article is to determine the initial deformation of a single-lap adhesive joint at the stage of fixing the joint in the grips of the testing machine. The article considers various aspects of manufacturing specimens of a single-lap adhesive joint, as well as the repeatability of the dimensions of the joined aluminum tabs. The effect of tab preparation technology on the overall dimensions of the joint is discussed. A statistical analysis of the dimensions of the aluminum tabs, as well as the length and the thickness of the adhesive layer is presented. A device and technology for producing a single-lap adhesive joint with repeatable dimensions under laboratory conditions, along with an example of this device’s application, are also presented. The final part of the paper presents tests of the initial deformation of a single-lap adhesive joint during alignment of the overlap axis. A specially designed fixture enabling such tests is described in detail. In the tests undertaken to determine the initial deformation of the joint and the change in the clamping force of the movable handle on the upper tab, it was shown that there is no permanent deformation at the stage of aligning the tabs.

PL

Wytrzymałość i trwałość połączenia klejowego jest m.in. funkcją wymiarów połączenia oraz wielkości warstwy kleju pełniącej rolę łącznika. W praktyce grubość warstwy kleju wynika m.in. z tolerancji łączonych elementów. Głównym celem artykułu jest określenie wstępnej deformacji jednozakładkowego połączenia klejowego na etapie mocowania połączenia w uchwytach maszyny wytrzymałościowej. W artykule rozpatrzono różne aspekty wytwarzania próbek złącza klejowego z pojedynczą zakładką, w tym powtarzalność wymiarów łączonych zakładek aluminiowych. Omówiono wpływ technologii przygotowania zakładek na całkowite wymiary złącza. Przedstawiono analizę statystyczną zarówno wymiarów aluminiowych zakładek, jak długości i grubości warstwy kleju. Zaprezentowano również urządzenie i technologię wytwarzania jednozakładkowego złącza klejowego o powtarzalnych wymiarach w warunkach laboratoryjnych oraz przykład zastosowania tego urządzenia. W ostatniej części pracy przedstawiono testy wstępnej deformacji jednozakładkowego połączenia klejowego podczas wyrównywania osi zakładek. Dokładnie opisano specjalnie zaprojektowany uchwyt umożliwiający takie badania. W podjętych próbach wyznaczenia odkształcenia początkowego złącza oraz zmiany siły docisku ruchomego uchwytu na górną zakładkę wykazano, że na etapie wyrównywania zakładek nie występują odkształcenia trwałe.

Słowa kluczowe

EN

single-lap adhesive joint; structural adhesives; joint strength; statistical analysis

PL

spoina klejowa z pojedynczą zakładką; kleje konstrukcyjne; wytrzymałość spoiny; analiza statystyczna

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 73, nr 3
• Strony: 9--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bogusz Paweł

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Mechanics and Computational Engineering, 2 gen. S. Kaliskiego St., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9998-4358

autor

Derewońko Agnieszka

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Mechanics and Computational Engineering, 2 gen. S. Kaliskiego St., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-6050-6359

autor

Chausov Mykola

• National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Department of Mechanics, 15 Heroiv Oborony St., 03041 Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-6790-6216

autor

Pylypenko Andrii

• National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Department of Mechanics, 15 Heroiv Oborony St., 03041 Kyiv, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-3154-8306

Bibliografia

• [1] Banea M. D., Rosioara M., Carbasb R. J. C., da Silva L. F. M., Multi-material adhesive joints for automotive industry, Compos. B. Eng., 151, 2018, 71-77.
• [2] Banea M. D., da Silva L. F. M., Carbas R., Campilho R. D. S. G., Effect of material on the mechanical behaviour of adhesive joints for the automotive industry, J. Adhes. Sci. Technol., 31, 6, 2017, 663-676.
• [3] Abenhaima G. N., Desrochersa A., Tahan A. S., An Investigation of the Repeatability of Nonrigid Parts Measurements: A Case Study of an Aluminum Panel, Procedia Eng., 00 CAT-03, 2012.
• [4] Tingting M., Taylan A., Aluminum sheet forming for automotive applications. Part I. Material properties and design guidelines, Stamp. J., 2013, January/February.
• [5] Tingting M., Taylan A., Aluminum sheet forming for automotive applications. Part II. The effects of lubricants, surface finish, and coatings, Stamp. J., 2013, March/April.
• [6] Ismail A., Mohamed M. S., Review on Sheet Metal Forming Process of Aluminium Alloys, [in:] Proceedings of the 17th Int. AMME Conference, 19-21 April, 2016, 129-141, https://doi.org/10.21608/amme.2016.35204.
• [7] Tisza M., Lukács Zs, High strength aluminum alloys in car manufacturing, [in:] IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 418 012033, 2018, https://doi.org/10.21608/amme.2016.3520410.1088/1757-899X/418/1/012033.
• [8] Jensen R. E, Flanagan D. P., DeSchepper D. C., Silton M. S., Single-Lap-Joint Screening of Hysol EA 9309NA Epoxy Adhesive, ARL-TR-8011, US Army Research Laboratory, 2017.
• [9] Silva M. R. G., Marques E. A. S., da Silva L. F. M, Behaviour under Impact of Mixed Adhesive Joints for the Automotive Industry, Latin American Journal of Solids and Structures, 13, 2016, 835-853, http://dx.doi.org/10.1590/1679-78252762.
• [10] Bihamta R., Modeling Adhesive Joints in the Automotive Industry Developments, Challenges, and Future, [in:] Conference New Methodologies for Modeling, Simulation and Testing Automotive Lightweight Materials, Detroit, Michigan, United States, July 26-27, 2017.
• [11] Aluminum. Special Feature/Automobile Technology, from http://iaa.uacj-groupweb.jp/pdf/MFi-vol104_English_Overview_A4.pdf, accessed on 17 November 2021.
• [12] Djukanovic G., Aluminium Alloys in the Automotive Industry: a Handy Guide, 2019, from https://aluminiuminsider.com/aluminium-alloys-automotive-industry-handy-guide/, [accessed: 17 November 2021].
• [13] Auto aluminum plate-automotive aluminum, from: https://www.aluminumsuppiler.com/auto-aluminum-plate-auto-motive-aluminum/, [accessed: 17 November 2021].
• [14] Siegert K., Wagner S., Formability Characteristics of Aluminium Sheet, TALAT Lecture 3701, EAA-European Aluminium Association. 1994, from: https://aluminium-guide.com/wp-content/uploads/2020/02/3701.pdf, [accessed: 17 November 2021].
• [15] Junjia Cui, Shuhao Wang, Shaoluo Wang, Shuochen Chen, Guangyao Li, Strength and failure analysis of adhesive single-lap joints under shear loading: Effects of surface morphologies and overlap zone parameters, Journal of Manufacturing Processes, 56, 2020, 238, 247, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.04.042.
• [16] da Silva L. F. M., Campilho R. D. S. G, Design of adhesively-bonded composite joints, Fatigue and Fracture of Adhesively-Bonded Composite Joints, 2015, 43-71.
• [17] Jensen R. E., DeSchepper D. C., Flanagan D. P., Multivariate analysis of high through-put adhesively bonded single lap joints, International Journal of Adhesion and Adhesives, 89, 2019, 1-10, https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2018.11.004.
• [18] Sadeghi M. Z., Gabener A., Zimmermann J., Saravana K., Weiland J., Reisgen U., Schroeder K. U., Failure load prediction of adhesively bonded single lap joints by using various FEM techniques, International Journal of Adhesion & Adhesives, 97, 2020, 102493, https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2019.102493.
• [19] Jairaja R., G Narayana Naik, Single and dual adhesive bond strength analysis of single lap joint between dissimilar adherends, International Journal of Adhesion and Adhesives, 92, 2019, 142-153, https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2019.04.016.
• [20] Yi Q., Tian G. Y., Yilmaz B., Malekmohammadi H., Laureti S., Ricci M., Jasiuniene E., Evaluation of debonding in CFRP-epoxy adhesive single-lap joints using eddy current pulse-compression thermography, Composites Part B, 178, 2019, 107461, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107461.
• [21] EN485-4: Tolerances for cold rolled material.
• [22] WIPO ST 10/C PL435750.
• [23] Duncan B., Developments in testing adhesive joints in Advances in Structural Adhesive Bonding, Woodhead Publishing Series in Welding and Other Joining Technologies, 2010, 389-436.
• [24] Zhao X., Adams R. D., da Silva L. F. M., A new method for the determination of bending moments in single lap joints, International Journal of Adhesion & Adhesives, 30, 2010, 63-71.