Mechanics of adhesive joints as a plane problem of the theory of elasticity. Part I: general formulation

• Autorzy: Rapp P.

Warianty tytułu

PL

Mechanika połączeń klejowych jako płaskie zadanie teorii sprężystości. Część I: sformułowanie ogólne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of the paper is a formulation of a general model for adhesive joints within the frame of the plane linear theory of elasticity. Adherends can be of varying thickness and made of various anisotropic materials. The adhesive surface can be curvilinear. The shape of the adherends in the joint can be arbitrary. The adhesive joint can be loaded by shear stresses of any distribution on surfaces of adherends as well as by normal and shear stresses of any distribution on edges of adherends. The general case is expressed in a displacements space with a set of four partial differential equations of the second order and in a stresses space by means of a set of six partial differential equations of the second order. In a specific case a set of two partial differential equations of the second order was formulated for shear stresses in the adhesive. The boundary conditions allow for a possibility of sharp edges for adherends.

PL

Przedmiotem pracy jest sformułowanie ogólnego modelu połączeń klejowych w ramach płaskiej liniowej teorii sprężystości. Elementy połączenia mogą mieć zmienne grubości i mogą być wykonane z różnych materiałów anizotropowych. Powierzchnia spoiny może być zakrzywiona. 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. Przypadek ogólny opisano w przemieszczeniach układem czterech równań różniczkowych cząstkowych rzędu drugiego oraz w naprężeniach układem sześciu równań różniczkowych cząstkowych rzędu drugiego. W przypadku szczególnym sformułowano układ dwóch równań różniczkowych cząstkowych rzędu drugiego dla naprężeń stycznych w spoinie. W warunkach brzegowych uwzględnia się możliwość występowania ostrych krawędzi elementów.

Słowa kluczowe

EN

adhesively bonded joints; analytical models; two-dimensional displacement-stress analysis; anisotropy; linear elasticity

PL

model analityczny; analiza dwuwymiarowa; anizotropia; sprężystość liniowa

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, no 2
• Strony: 81--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wykr.

Twórcy

autor

Rapp P.

• Poznań University of Technology, 5 M. Skłodowskiej-Curie Sq., 60-965 Poznań, 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 fibre-reinforced composite joints. Dissertation, North Carolina State University, 2001, Adhesion & Adhesives, Vol. 29, 2009, pp. 331–341.
• [4] 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.
• [5] Kim H., Kedward K.: Stress analysis of adhesive bonded joints under in-plane shear loading, Journal of Adhesion, Vol. 76, No. 1, 2001, pp. 1–36.
• [6] Mathias J.D., Grédiac M., Balandraud X.: On the bi-directional stress distribution In rectangular bonded composite patches, International Journal of Solids and Structures Vol. 43, 2006, pp. 6921–6947.
• [7] 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.
• [8] Silva L.F.M., Neves P.J.C., Adams R.D., Spelt J.K.: Analytical models of adhesively bondem joints – Part I: Literature survey, International Journal of Adhesion & Adhesives Vol. 29, 2009, pp. 319–330.
• [9] 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, Vol. 29, 2009, pp. 331–341.
• [10] Volkersen O.: Die Nietkraftverteilung von zugbeanspruchten Nietverbindungen mit konstante Laschenquerschnitten. Luftfahrtforschung, Vol. 15, No. 1–2, 1938, pp. 41–47.