Analysis of von Mises hypothesis usefulness for adhesive layer effort estimate

• Autorzy: Godzimirski Jan , Tkaczuk Sławomir

Warianty tytułu

PL

Analiza przydatności hipotezy Hubera do oceny wytężenia spoin klejowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the adhesive layer, uneven stress distribution and their complex state usually occur. Development of methodology for the analysis of adhesive layer was an aim of the experimental studies and numerical calculations. Specimens with adhesive layers which were similar to each other in terms of even distribution of stresses, were used in trials. This condition was met by using cylindrical oblique specimens consisting of two elements, obtained by cutting symmetrically at an angle of 45° a cylinder with a diameter of 12 mm and a height of 20 mm and bonding them adhesively on the cutting surfaces. The result of the experiment showed a greater than 2.26 to 2.92 strength of compressed specimens compared to stretched ones. It allows to conclude that the Mises hypothesis cannot be directly used for analysis of the state of stresses in adhesive joints. Numerical calculations were performed. For those, the model of the specimens was put under tension and compression with mean values of forces determined experimentally for specimens bonded with Epidian 57 adhesive. Conclusions were allowed to be formulate by conducted trials and calculations. Structural adhesives exhibit higher compressive strength rather than tensile strength. Consequently they exhibit indirect properties between metallic elastic plastics and brittle ceramic bodies. The criterion for destroying an adhesive bond loaded temporarily may be that the von Mises stress exceeds the absolute value of the tensile strength of the adhesive or compression. However it should be taken into account that those strengths have different values.

PL

W spoinach połączeń klejowych występuje zazwyczaj nierównomierny rozkład naprężeń i ich złożony stan. Celem prowadzonych badań eksperymentalnych i obliczeń numerycznych było opracowanie metodyki analizy wytężenia spoin klejowych. W badaniach zastosowano takie próbki, w spoinach których występuje zbliżony do równomiernego rozkład naprężeń. Warunek ten spełniają próbki cylindryczne skośne składające się z dwóch elementów uzyskanych przez przecięcie walca o średnicy 12 mm i wysokości 20 mm, symetrycznie pod kątem 45° i sklejenie ich na powierzchniach cięcia. Przeprowadzony eksperyment wykazał większą od 2,26 do 2,92 wytrzymałość próbek ściskanych w porównaniu do rozciąganych, co pozwala stwierdzić, że hipoteza Misesa nie może być stosowana bezpośrednio do analizy stanu wytężenia spoin klejowych. Przeprowadzono obliczenia numeryczne, w których model próbki obciążono na rozciąganie i ściskanie średnimi wartościami sił wyznaczonych eksperymentalnie dla próbek łączonych klejem Epidian 57. Przeprowadzone badania i obliczenia pozwoliły sformułować wnioski. Kleje konstrukcyjne cechuje większa wytrzymałość na ściskanie niż na rozciąganie, a więc wykazują one właściwości pośrednie pomiędzy metalicznymi ciałami sprężysto-plastycznymi i ceramicznymi kruchymi. Kryterium zniszczenia spoiny klejowej obciążonej doraźnie może być przekroczenie przez naprężenia von Misesa bezwzględnej wartości wytrzymałości kleju na rozciąganie lub na ściskanie, ale należy uwzględniać, że te wytrzymałości mają różne wartości.

Słowa kluczowe

EN

adhesive joints; effort of adhesive layers; effort hypothesis

PL

połączenia klejowe; wytężenie spoin klejowych; hipotezy wytężenia

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 2
• Strony: 25--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il. kolor., fot., wykr.

Twórcy

autor

Godzimirski Jan

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Tkaczuk Sławomir

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki i Lotnictwa, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Adams R.D., J. Comyn,W.C.Wake. 1997. “Structural Adhesive Joint in Engineering”. London: Springer Science & Business Media.
• [2] Benson N.K. 1970. “Influence of stress distribution on the strength of bonded joints”. Adhesion: Fundamentals and Practice, Elsevier, Amsterdam.
• [3] Cagle C.V. 1977. “Adhesive and Adhesive Bonding”. Warsaw: WNT.
• [4] da Silva L.F.M, A. Öchsner, R.D. Adams. 2011. “Handbook of Adhesion Technology”. Springer, Heidelberg.
• [5] da Silva F.M. et. al. 2009. “Analytical models of adhesively bonded joints - Part I: Literature survey”. International Journal of Adhesion & Adhesive (29): 319-330.
• [6] da Silva L.F.M. et. al. 2009. “Analytical models of adhesively bonded joints - Part II: Comparative study”. International Journal of Adhesion & Adhesive (29): 331-341.
• [7] Gardon J.L. 1963. “Peel Adhesion. A theoretical Analysis”. Journal of Applied Polymer Science (2): 643-666.
• [8] Grant L.D.R., R.D. Adams, L.F.M. da Silva. 2009. “Experimental and numerical analysis of single-lap joints for the automotive industry”. International Journal of Adhesion & Adhesive (29): 405-413.
• [9] Higgins A. 2009. “Adhesive bonding of aircraft structures”. International Journal of Adhesion & Adhesive (20): 367-376.
• [10] Jouwersma G. 1960. “On the Theory of Right-Angle Peeling”. Journal of Applied Polymer Science (45): 253-255.
• [11] Kumar S., P.C. Pandey. 2011. “Fatigue life prediction of adhesively bonded single lap joints”. International Journal of Adhesion & Adhesive (31): 43-47.
• [12] Lamb G.E. 1961. “On the Theory of Peeling”. Journal of Applied Polymer Science 51: 573-576.
• [13] Volkersen O. 1938. “Luftfahrtforchung”, p. 15-41.
• [14] Wooley G.R., D.R. Carver. 1971. “Stress concentration factors for bonded lap joint”. Journal of Aircraft (8): 17-20.
• [15] Yurenka G.E. 1962. “Peel Testing of Adhesive Bonded Metal”. Journal of Applied Polymer Science (6): 136-144.
• [16] Zhao X., R.D. Adams, L.F.M. da Silva. 2010. “A new method for the determination of bending moments in single lap joints”. International Journal of Adhesion & Adhesive (30): 63-71.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).