ارزیابی پارامترهای موثر بر استحکام لهیدگی در اتصالات پیچی با ساختارگلاره به روش اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 عضو هیات علمی رسمی قطعی،گروه سازه های هوایی، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 مجتمع دانشگاهی هوافضا- دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

10.22075/jme.2019.16032.1592

چکیده

در تحقیق حاضر به شناسایی مکانیزم‌های واماندگی تنش لهیدگی در اتصالات پیچی دوطرفه در ورقه‌های گلاره پرداخته می‌شود و تلاش می‌شود به کمک تکنیک اجزاء محدود، از منظر پتانسیل ناحیه تخریب و معیارهای مناسب مربوطه، برای ساختار معرفی شده گلاره، تحلیل جامعی ارایه دهد. ورق گلاره بر طبق معیارهای استاندارد تست و ابعاد و اندازه‌های استاندارد طراحی شده و در یک اتصال پیچی تعبیه می-گردد، سپس کوپن تست متصل به دستگاه تست کشش شبیه‌سازی می‌شود.تأثیر پارامتر فاصله از لبه بر استحکام لهیدگی در اتصالات پیچی با ساختار گلاره به همراه تغییر قطر پیچ بررسی می‌گردد. به منظور استخراج پارامترهای مرتبط با لهیدگی، کوپن تست گلاره به روش اجزاء محدودو در نرم‌افزار شبیه‌ساز آباکوس توسعه داده شد. نتایج ارزیابی‌ها، نشان می‌دهدرفتار لهیدگی اتصال پیچی و همچنین استحکام متناظر، تا محدوده خاصی به فاصله از لبه در گلاره ها، تعداد لایه‌ها و نوع لایه چینی وابسته است و تاخیر قابل ملاحظه در واماندگی این ورق‌ها را موجب می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Effective Parameters on Bearing Strength of Bolted Joints with GLARE Construction through FEM

نویسندگان [English]

  • Mahmood Zabihpoor 1
  • Habib Rezaei 2
  • Meysam Khavandkar 3
1 Department of Aerospace Engineering, Malek Ashtar University of Technology
2 Department of Aerospace engineering, Malek Ashtar university of Technology
3 Department of Aerospace Engineering, Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

This paper focuses on identification of bearing failure mechanisms in double sided bolted joints whith GLARE construction meanwhile to get a comprehensive analysis for bolted joint including GLARE type laminates. The GLARE laminate is designed and introduced in accordance with standard geometry and dimensions from standard methods for test procedures to be inserted into the bolted joint. By simulating the test mechanisms in ABAQUS FE Software, the effects of the important parametrs such as distance to the edge(DTE) and bolt diameter on the Bearing Strength of Bolted Joints are described and investigated. FE models are evaluated and validated by convergency process and comparing with a sample case. The results, explain the degree of the dependcy of bearing mechanical behaviour and strength of the bolted joint to number of layers, laminate type and construction in introduced bolt diameters and the GLARE. The reults also represent, considerable delay in failure of the GLARE laminates for a limited region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bolted Joints
  • Hybrid Laminate
  • GLARE
  • FEM
  • Bearing
  • Failure Criteria
[1] M. Y. Abdellah, M. K. Hassan, I. T. Mandourah, and A. F. Mohamed, "Bearing Strength and Failure Behavior of Bolted GLARE Joints", International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering IJMME-IJENS, Vol. 16, No. 2, 2016, pp. 54-63.
]2 [محمود ذبیح­پور، " بررسی واماندگی لایه­ای مواد مرکب تحت بارگذاری خستگی خمشی"، پایان­نامه دکتری، دانشگاه صنعتی شریف، 1387.
]3 [محمد امین ترابی­زاده، محمود مهرداد شکریه و عبدالحسین فریدون، "مدل‏­سازی تخریب پیش­رونده صفحات کامپوزیت شیشه - اپوکسی تحت بار کششی استاتیکی در دمای پایین"، نشریه مدل­‌سازی در مهندسی، دوره 80، شماره 21، تابستان 1389، صفحه 43- 33.
[4] J. Ekh, J. Schön, and L. G. Melin, "Secondary Bending in Multi Fastener, Composite-to-. Aluminium Single Shear Lap Joints", Composites Part B, 36, 2005.
]5 [پژمان دریابر، محمود فرزین و سعیده کوهستانی، "شبیه­سازی تست غیر مخرب اولتراسونیک با پروب موج عمودی در اتصال بین ورق کامپوزیت و آلومینیوم توسط اجزای محدود"، نشریه مدل‌­سازی در مهندسی، دوره 9، شماره 26، پاییز 1390، صفحه 12-1.
]6[ محمدحسن کیهانی و امین امیری دلوئی، "مقایسه تحلیلی بازده پین فین­های چند لایه کامپوزیتی تحت شرایط مرزی گرمایی مختلف"، نشریه مدل­‌سازی در مهندسی، دوره 13، شماره 43، زمستان 1394، صفحه 77-67.
]7 [امید رحمانی و رضا بیات، "مدل­سازی کنترل ارتعاشات تیر کامپوزیتی چند لایه با استفاده از لایه‌­های مگنتواستریکتیو"، نشریه مدل­‌سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 48، بهار 1396، صفحه 13-1.
]8[ محمود مهرداد شکریه، زهرا شکریه و مهرداد داورپناه، "بررسی تحلیلی، عددی و تجربی سازه‌­ای با صفحات تاشده کامپوزیتی"، نشریه مدل­‌سازی در مهندسی، دوره 13، شماره 42، پاییز 1394، صفحه 15-1.
[9] A. J. Zhang and Z. Caob, "Experimental Studies of Glass Reinforced Aluminum (GLARE) Bolted Joint", Applied Mechanics and Materials, Vols. 217-219, 2012, pp 124-129, Trans Tech Publications, Switzerland.
[10] K. J. Jadee, and A. R. Othman, "The Effect of Defence Hole System on the Failure Load and Bearing Strength of GFRP Bolted Joint", American Journal of Mechanical Engineering, Vol. 3, No. 4, 2015,  pp. 135-141.
[11] A. Olmedo, and C. Santiuste, "On the prediction of bolted single-lap composite joints", Composite Structures, Vol. 94, No. 6, 2012, pp. 2110-2117.
[12] KH. Fallahnezhad, A. Steele, and R. H. Oskouei, " Failure Mode Analysis of Aluminium Alloy 2024-T3 in Double-Lap Bolted Joints with Single and Double Fasteners", A Numerical and Experimental Study, Materials, Vol. 8, No. 6, 2015, pp. 3195-3209.
[13] I. A. Dinca, A. Stefan, and A. Stan, "Aluminum/glass fibre and aluminum/carbon fibre hybrid Laminates", INCAS BULLETIN, Vol. 2, No.2, 2010, pp. 33–39.
[14] M. Pakdil, "Failure analysis of composite single bolted-joints subjected to bolt pretension", indian journal of engineering & materials sciences, Vol.16, 2009, pp79-85.
[15] T. Sinmazçelik, E. Avcu, M. Özgür Bora, and O. Çoban, "A review: Fibre metal laminates, background, bonding types and applied test methods", Materials and Design, Vol. 32, No.7, 2011, pp: 3671–3685.
[16] E. Ghanbari, "Bolt-Hole Tightening Effects In Single Lap Composite Bolted Joints", MSc Thesis in Mechanical Engineering, Mechanics Program, Graduate School and Applied Sciences of Dokuz Eylül University, Izmir, Turky, June 2011.
[17] C. Hühne, A. K. Zerbst, G. Kuhlmann, C. Steenbock, and R. Rolfes, "Progressive damage analysis of composite bolted joints with liquid shim layers using constant and continuous degradation models". Composite Structures, Vol. 93, 2010, pp. 189 – 200.
[18] M. Chisthi, H. Wang Chun, S. Thomson Rodney, and C. Orifici Adrian, "Numerical analysis of damage progression of countersunk composite joints". Composite Structures, Vol. 94, 2012, pp. 643 – 653.
[19] S. Kapti, O.Sayman, M.Ozen, and S. Benli, "Experimental and numerical failure analysis of carbon/epoxy laminated composite joints under different conditions". Materials and Design, Vol. 31, 2010, pp. 4933 – 4942.
[20] J. Kim, "Experimental Investigation of Mechanical Behaviour of Hybrid Bolted/Bonded Joints for Aircraft", MSc Thesis, Master of Applied Science in Aerospace Engineering , Carleton University Ottawa, Ontario, 2016.
[21] D. Sivakumar, L. F. Ng, and M. Z. Selamat, "Failure Analysis of Hybrid Fibre Reinforced Plastics for Bolted Joint under Thermal Effect", Journal of Mechanical Engineering, Vol. SI 1(1), 2017, pp.141-156.
[22] M. Y. Abdellah, M.Q.Kamal, M. S. Alsoufi, M. N. Ghazaly, and G. T. Abdel-Jaber, "Mechanical Properties of Lab Joint Composite Structure of Glass Fiber Reinforced Polymers", Materials Sciences and Applications, Vol. 8, 2017, pp. 553-565.
[23] F. Lu, D. Cai, a. J. Tang, W. Li, J. Deng, and G. Zhou, , "Bearing failure of single-/double-shear composite bolted joints: An explicit finite element modeling", Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 37, No. 14, 2018, pp. 933-944.
[24] X. F. Hu, A. Haris, M. Ridha, V. B. C. Tan, and T. E. Tay, "Progressive failure of bolted single-lap joints of woven fibre-reinforced composites", Composite Structures, Vol. 189, 2018, pp.
 
443-454.
[25] M. El. Zarougm, F. Kadioglu, M. Demiral, and D.Saad, "Experimental and numerical investigation into strength of bolted, bonded and hybrid single lap joints: Effects of adherend material type and thickness", International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol. 87, 2018, pp. 130-141.
]26 [میثم خاوندکار، "مکانیزم­های واماندگی لهیدگی صفحات GLARE با اتصالات پیچی"، پایان نامه کارشناسی­ارشد، مهندسی هوافضا، سازه­های هوایی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اسفند 1396.