High temperature impact assessment on the shear strength of adhesively bonded joints in multi-material design

• Autorzy: Zdziebko P. , Korta J. , Uhl T.

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu podwyższonej temperatury na wytrzymałość na ścinanie połączeń klejonych w konstrukcjach wielomateriałowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Multi-material joints are implemented in many fields, including automotive and aerospace in-dustries. Adhesive bonding technique allows for joining components made of different materials, which facilitates the implementation of lightweight materials in multi-material structures. In this study the shear strength of single lap, adhesively bonded joints was examined at room and high temperature (110°C). In the paper the influence of elevated temperature on epoxy adhesive joints in multi - materials structures is presented. A sensitivity of shear strength on material type of ad-herents in adhesively bonded joints is considered. Prediction of the state of joints and knowledge on their degradation process are important for structural health monitoring of structures with adhe-sive joints. For the purposes of research, specimens consisting of adherents made of various materials were used (following were involved: aluminum alloy, CFRP and abrasive resistant steel). Studies have demonstrated, that applied epoxy adhesive considerably weakens at elevated temperature and it was observed that material type of adherents has a large influence on the shear strength of adhe-sively bonded joints.

PL

W wielu gałęziach przemysłu, włączając sektor samochodowy oraz lotniczy, obserwuje się potrzebę łączenia ze sobą elementów wykonanych z różnych materiałów. Metodą pozwalającą spełnić to wymaganie jest klejenie adhezyjne. Prezentowane poniżej badania eksperymentalne wytrzymałości na ścinanie przeprowadzono w temperaturze pokojowej oraz w temperaturze wysokiej (110°C). W artykule opisano wpływ oddziaływania wysokiej temperatury na połączenia klejone w konstrukcjach wielomateriałowych, rozważa się wpływ kombinacji klejonych materiałów na wytrzymałość połączeń. Przewidywanie stanu złącza oraz wiedza na temat procesu jego degradacji niosą istotną informację z punktu widzenia monitorowania stanu konstrukcji klejonych. Przebada-no próbki klejone jednozakładkowe, zastosowano elementy składowe próbek wykonane z różnorodnych materiałów (wykorzystano stop aluminium, kompozyt węglowy jednokierunkowy oraz stal trudnościeralną). Badania wykazały, że badany klej epoksydowy ulega znacznemu osłabieniu w podwyższonej temperaturze, ponadto zaobserwowano istotny wpływ rodzaju klejonych materiałów na wytrzymałość próbek.

Słowa kluczowe

EN

glue; adhesives; bonding; high temperature; multi-material joints

PL

klej; adhezja; klejenie; temperatura wysoka; złącze wielomateriałowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 16, No. 3
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zdziebko P.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics Department of Robotics and Mechatronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059, Kraków, Poland

autor

Korta J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics Department of Robotics and Mechatronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059, Kraków, Poland

autor

Uhl T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics Department of Robotics and Mechatronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Rudawska A., Wybrane zagadnienia konstytuowania połączeń adhezyjnych jednorodnych i hybrydowych, Lublin: Politechnika Lubelska, 2013.
• [2] Sayman O., Elasto-plastic stress analysis in ar, adhesively bonded single-lap joint. Composites: Part B, no. 43, pp. 204-209,2012.
• [3] Korta J. and Uhl T., Multi-material design optimtation ofa bus body structure, Journal of KONES : Powertrain and Transport, vol. 20, no. 1, pp. 139-146, 2013.
• [4] Barnes T.A. and Pashby I.R., Joining techniąues for aluminium spaceframes used in automobiles Part II - adhesive bonding and mechanical fasteners, Journal of Materials Processing Technology 99, pp. 72-79,2000.
• [5] Rudawska A., Wybrane zagadnienia konstytuowania połączeń adhezyjnych jednorodnych i hybrydowych, Lublin: Politechnika Lubelska, 2013.
• [6] Godzimski J., Problemy klejenia konstrukcyjnego, Technologia i Automatyzacja Montażu, no. 1, pp. 25-31, 2009.
• [7] Wahab M.M.A., Fatigue in Adhesively Bonded Joints: A Review, International Scholarly Research Network, 2012.
• [8] Hu P., Han X., Li W.D., Li L. and Shao Q., Research on the static strength performance oj adhesive single lap joints subjected to extreme temperaturę environment for automotive industry, International Journal of Adhesion &Adhesives 41, p. 119-126,2013.
• [9] Da Silva L.F.M. and Adams R.D., Adhesive joints at high and Iow temperatures using similar and dissimilar adherends and dual adhesiyes, Adhesion & Adhesives 27, p. 216-226,2007.
• [10] Raykhere S.L., Kumar P., Singh R.K. and Parameswaran V., Dynamie shear strength of adhesive joints madę ofmetallic and composite adherents, Materials and Design 31, pp. 2102-2109,2010.
• [11] Kang S.G., Kim M.G., Kim C.G., E\aluation of cryogenic performance of adhesives using composite-aluminum double-lap joints, Composite Structures 78, pp. 440-446,2007.
• [12] Kim Y.J., Hossain M. and Yoshitake I., Cold region durability ofa two-part epoxy adheswe in double-lap shear joints: Experiment and model development, Construction and Building Materials, no. 36,2012.
• [13] Rośkowicz M., Lepkosprężystość tworzyw adhezyjnych, Mechanika Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, no. 3,2009.
• [14] Rudawska A., Wpływ sposobu przygotowania powierzchni na wytrzymałość połączeń klejowych blach ze stali odpornej na korozję, Technologia i Automatyzacja Montażu, no. 3, pp. 36-40,2010.
• [15] Kłonica M. and Kuczmaszewski J., Badania porównawcze wytrzymałości na ścinanie zakładkowych połączeń klejowych po oczyszczaniu mechanicznym i ozonowaniu, Technologia i Automatyzacja Montażu, no. 4, pp. 45-48, 2011.
• [16] Di Scalea F.L., Matt H., Bartoli I., Coccia S., Park G., Farrar C, Health Monitoring ofUAV Wing Skin-to-spar Joints using Guided Waves and Macro Fiber Composite Transducers, Journal of Intelligent Materiał Systems and Structures, Vol. 16, pp. 373-388,2007.
• [17] Sulejmani S., Sonnenfeld C, Geernaert T., Luyckx G., Mergo P., Urbanczyk W., Chan K., Thienpont H., Berghmans F., Disbond monitoring in adhesive joints using shear stress optical fi ber sensors, Smart Materials and Structures 23,2014.
• [18] Dao P.B., Cointegration Method For Temperaturę Ęffect Removal In Damage Detection Based On Lamb Waves, Diagnostyka 14, pp. 61-67,2013.
• [19] Dao P.B., Staszewski W.J., Cointegration approachfor temperaturę ęffect compensation in Lamb-wave-based damage detection, Smart Materials and Structures 22, 2013.
• [20] Cverna F., ASM Ready Reference: Thermal properties ofmetals, ASM International, 2002.
• [21] Ran Z., Yan Y., Li J., Qi Z. and Yang L. Determination of thermal expansion coefficients for unidirectional flber reinforced composites, Chinese Journal of Aeronautics 27, pp. 1180-1187,2014.
• [22] Korta J., Młyniec A. and Uhl T., Experimental and numerical study on the ęffect ofhumidity-temperature cycling on struetural multi-matericd adheswe joints, Composites Part B: Engineering, Accepted for print: DOI: 10.1016/j.compositesb.2015.05.020.