Stress equations for adhesive in two-dimensional adhesively bonded joints

• Autorzy: Rapp P.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ceer-2014-0027

Warianty tytułu

PL

Równania naprężeń w płaskich dwuwymiarowych spoinach klejowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of this paper is formulation of shear stress equations for plane two-dimensional adhesive layers present in adhesively bonded joints. The adherends are assumed to have the same thickness and be made of an isotropic material. The shape of theadherends in the joint plane is arbitrary. The adhesive joint can be subjected to a shear stress arbitrarily distributed on the adherends surfaces as well as normal and shear stresses arbitrarily distributed along the adherends edges. A set of two partial differential equations of the second order with shear stresses in the adhesive as unknowns has been formulated. For a particular case of rectangular joints a set of 12 base functions has been derived; their appropriate linear combinations uniquely define shear stresses in the adhesive for a joint loaded arbitrarily by a set of axial forces, bending moments and shear forces.

PL

Przedmiotem pracy jest sformułowanie równań dla naprężeń stycznych w płaskich dwuwymiarowych spoinach występujących w połączeniach klejowych. Elementy połączenia mają stałe grubości i są wykonane materiałów izotropowych. Kształt elementów w płaszczyźnie połączenia może być dowolny. Połączenia klejowe mogą być obciążone naprężeniami stycznymi dowolnie rozłożonymi na powierzchniach elementów oraz naprężeniami normalnymi i stycznymi dowolnie rozłożonymi na krawędziach elementów. Sformułowano układ dwóch równań różniczkowych cząstkowych rzędu drugiego, w których niewiadomymi są naprężenia styczne w spoinie. Dla połączeń prostokątnych zbudowano zbiór 12 funkcji bazowych, których odpowiednia kombinacja liniowa jednoznacznie określa naprężenia styczne w spoinie połączenia klejowego obciążonego dowolnym układem sił normalnych, momentów zginających i sił poprzecznych.

Słowa kluczowe

EN

adhesively bonded joints; analytical models; two dimensional shear stresses; isotropy; linear elasticity

PL

połączenie klejone; modele analityczne; analiza naprężeń dwuwymiarowa; izotropia; sprężystość liniowa

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego
• Czasopismo: Civil and Environmental Engineering Reports
• Rocznik: 2014
• Tom: No. 14
• Strony: 75--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Rapp P.

• Poznań Uniwersity of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Adams R.D., Peppiatt N.A.: Effect of Poisson’s ratio strains in adherends on stresses of an idealized lap joint. Journal of Strain Analysis Vol. 8. No 2 (1974), pp. 134 - 139.
• 2. Adams R.D., Wake W.C.: Structural Adhesive Joints in Engineering. Elsevier Appl. Sci. Publ. Ltd. 1986.
• 3. Ficarra Ch.H.: Analysis of adhesive bonded fiber-reinforced composite joints. Dissertation, North Carolina State University 2001. Adhesion & Adhesives 29 (2009) 331-341.
• 4. Fung Y.C.: Foundations of solid mechanics. Prentice-Hall, Inc., Englewood Clifs, New Jersey, U.S.A. 1965.
• 5. Girkmann K.: Flächentragwerke. Springer-Verlag, Wien 1956.
• 6. Kim H., Kedward K.: Stress Analysis of In-Plane, Shear-Loaded, Adhesively Bonded Composite Joints and Assemblies. U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, Office of Aviation Research Washington, D.C. 20591, Final Report DOT/FAA/AR-01/7, 2001.
• 7. Kim H., Kedward K.: Stress Analysis of Adhesive Bonded Joints Under In-Plane Shear Loading. Journal of Adhesion, 76 (2001), No 1, pp. 1 - 36.
• 8. Mathias J.D., Grédiac M., Balandraud X.: On the bi-directional stress distribution in rectangular bonded composite patches. International Journal of Solids and Structures 43 (2006) pp. 6921 - 6947.
• 9. Mathias J.D., Grédiac M.: Applying the grid method to validate a numerical model predicting the transverse shear stress distributions in patched structures. Composites: Part A 39 (2008) pp. 1194 - 1209.
• 10. Rapp P.: Mechanika połączeń klejowych jako płaskie zadanie teorii sprężystości. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Rozprawy Nr 441, Poznań 2010.
• 11. Rapp P.: Mechanics of adhesive joints as a plane problem of the theory of elasticity. Part I: General formulation. Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. X, No.2 (2010) pp. 81 - 108.
• 12. Rapp P.: Mechanics of adhesive joints as a plane problem of the theory of elasticity. Part II: Displacement formulation for orthoptropic adherends. Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. , No. , 2014
• 13. Silva L.F.M., Neves P.J.C., Adams R.D., Spelt J.K.: Analytical models of adhesively bonded joints - Part I: Literature survey. International Journal of Adhesion & Adhesives 29 (2009) pp. 319-330.
• 14. Silva L.F.M., Neves P.J.C., Adams R.D., Wang A., Spelt J.K.: Analytical models of adhesively bonded joints - Part II: Comparative study. International Journal of Adhesion & Adhesives 29 (2009) pp. 331-341.
• 15. Timoshenko S., Goodier J. N.: Theory of elasticity. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, Toronto, London, 1951.
• 16. Volkersen O.: Die Nietkraftverteilung von zugbeanspruchten Nietverbindungen mit konstante Laschenquerschnitten. Luftfahrtforschung 15, 1-2(1938), pp. 41- 47.