Stress homogeneity in adhesive layer of composite double lap joint under dynamic shear loading

• Autorzy: Saleh P. , Challita G. , Hazimeh R. , Khalil K.

Warianty tytułu

PL

Jednorodność naprężenia w warstwie adhezyjnej podwójnego połączenia zakładkowego kompozytu poddanego dynamicznemu obciążeniu ścinającemu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main purpose of this work is to numerically investigate the shear stress homogeneity in the adhesive layer of a double lap joint specimen subjected to dynamic shear loading using the Split Hopkinson Pressure Bar technique (SHPB). This homogeneity is measured through a coefficient defined by the ratio of the standard deviation over the average shear stress in the adhesive layer. Three types of fiber textures of carbon-epoxy composite adherents were examined: unidirectional laminates, 2.5 D interlock H2 and 3D orthogonal. The influence of many parameters related to the adhesive was studied for the three types of composite adherents. For the same percentage of carbon fibers, it was found that the unidirectional composite substrates give the best homogeneity. Moreover, a thicker, shorter and softer adhesive layer ensures the best shear stress homogeneity for all the three types of substrates. The software used for this study is ABAQUS.

PL

Głównym celem pracy jest badanie numeryczne jednorodności naprężenia ścinającego w warstwie przyczepnej próbki z podwójnym połączeniem zakładkowym poddanej dynamicznemu obciążeniu ścinającemu przy użyciu pręta Hopkinsona (SHPB). Jednorodność tę mierzy się poprzez współczynnik definiowany przez stosunek odchylenia standardowego do przeciętnego naprężenia standardowego w warstwie przyczepnej. Badano trzy typy tekstur włókien kompozytów węglowo-epoksydowych: laminat jednokierunkowy, 2,5-wymiarowy laminat o gęstym splocie H2 oraz laminat trójwymiarowy ortogonalny. Dla tych trzech typów kompozytów badano wpływ wielu parametrów powiązanych ze spoiwem. Stwierdzono, że przy tym samym udziale procentowym włókien węglowych najlepszą jednorodność można uzyskać w przypadku jednokierunkowych laminatów. Co więcej, grubsza, krótsza i bardziej miękka warstwa przyczepna zapewnia najlepszą jednorodność naprężenia ścinającego dla wszystkich trzech typów substratów. Do badań użyto pakietu programów ABAQUS.

Słowa kluczowe

EN

stress homogeneity; impact; adhesive; composite adherents; finite element

PL

jednorodność naprężenia; adhezja; kompozyty; element skończony

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 101--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Saleh P.

• Equipe MMC, Université Libanaise, Faculté de génie, Campus Hadath, Beyrouth-Liban

autor

Challita G.

• Equipe MMC, Université Libanaise, Faculté de génie, Campus Hadath, Beyrouth-Liban

autor

Hazimeh R.

• Equipe MMC, Université Libanaise, Faculté de génie, Campus Hadath, Beyrouth-Liban
• Université de Nantes - Ecole Centrale Nantes, Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM) UMR CNRS 6183, Equipe Etat Mécanique et Microstructure, 58 rue Michel Ange, BP 420, 44600 Saint-Nazaire, France

autor

Khalil K.

• Equipe MMC, Université Libanaise, Faculté de génie, Campus Hadath, Beyrouth-Liban
• Université de Nantes - Ecole Centrale Nantes, Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM) UMR CNRS 6183, Equipe Etat Mécanique et Microstructure, 58 rue Michel Ange, BP 420, 44600 Saint-Nazaire, France

Bibliografia

• [1] Adams R.D., Wake W.C., Structural adhesive joints in engineering, Applied Science Publications, London 1984.
• [2] Wada H., Suzuki K., Murase K., Kennedy T.C., Evaluation of impact tensile strength for PMMA/Al butt adhesive joint. Impact engineering and application, Proceedings of the 4th international symposium on impact engineering, Kumamoto, 16-18 July 2001, 463-468.
• [3] Öchsner A., Gegner J., Critical analysis of the substrate deformation correction in the thick-adherent tensile-shear test, International Journal of Adhesion and Adhesives 2004, 24, 37-41.
• [4] Cognard J.Y., Davies P., Gineste B., Sohier L., Development of an improved adhesive test method for composite assembly design, Composites Science and Technology 2005, 65, 359-368.
• [5] Cognard J.Y., Davies P., Sohier L., Créachcadec R., A study of the non-linear behavior of adhesively-bonded composite assemblies, Composite Structures 2006, 76, 34-46.
• [6] Osnes H., McGeorge D., Analysis of overlaminated double-lap joints, Composites Part B 2005, 36, 544-558.
• [7] Osnes H., McGeorge D., Experimental and analytical strength analysis of double-lap joints for marine applications, Composites part B 2009, 40, 29-40.
• [8] Magalhães A.G., De Moura M.F.S.F., Gonçalves J.P.M., Evaluation of stress concentration effect in single-lap bonded joints of laminate composite materials, International Journal of Adhesion and Adhesives 2005, 25, 313-319.
• [9] Vable M., Maddi J.R., Boundary element analysis of adhesively bonded joints, International Journal of Adhesion and Adhesives 2006, 26, 133-144.
• [10] Challita G., Othman R., Finite-element analysis of SHPB tests on double-lap adhesive joints, International Journal of Adhesion and Adhesives 2010, 30, 236-244.
• [11] Hazimeh R., Challita G., Khalil K., Othman R., Finite element analysis of adhesively bonded composite joints subjected to impact loadings, International Journal of Adhesion & Adhesives, 2015, 56, 24-31.
• [12] Hazimeh R, Khalil K., Challita, Othman R., Analytical model of double-lap bonded joints subjected to impact loads, International Journal of Adhesion & Adhesives 2015, 57, 1-8.
• [13] Hazimeih R., Khalil K., Challita G., Othman R.: Influence of adherends dissimilarity on the stress distribution of adhesively bonded composite joints subjected to impact loadings, Mechanics of Composite Materials 2015, 50, 6, 1003-1012.
• [14] Hallal A., Younes R., Fardoun F., Nehme S., Improved analytical model to predict the effective elastic properties of 2.5D interlock woven fabrics composite, Composite Structures 2012, 94, 3009-3028.