بررسی تجربی اتصالات چسبی L-شکل منفرد بین آلومینیوم و ورق کامپوزیتی تقویت شده با نانوگرافن کربن تحت بارگذاری کششی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 دانشیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

5 استاد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش طراحی، ساخت و آزمون اتصال چسبی L-شکل منفرد بین ورق کامپوزیتی و قطعه آلومینیومی تحت بارگذاری کششی به‌صورت تجربی انجام‌شده است. برای ساخت نمونه تجربی از نانوگرافن با درصدهای مختلف وزنی جهت تقویت کامپوزیت و همچنین چسب ساختاری (هم‌جنس با رزین فاز زمینه کامپوزیت) جهت بهبود خواص مکانیکی اتصال استفاده شده است. همچنین تأثیر تغییر طول پایه قطعه L-شکل آلومینیومی بر مقاومت اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. تعداد 12 حالت اتصال با ترکیب درصدهای وزنی 1، 0/0 و 3/0 برای چندلایه و درصدهای وزنی 1، 0/0، 3/0 و 5/0 برای چسب با در نظر گرفتن 5 تکرار در هر آزمون، در مجموع 60 نمونه ساخته‌شده و مورد بررسی قرار گرفته است. با مقایسه و بررسی نتایج آزمون کشش نمونه‌ها و عکس‌هایی که توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از نحوه جدایش چندلایه و قطعه L-شکل در محل جدایش اتصال تهیه شد، مشخص گردید که اتصال با ترکیب درصد وزنی صفر برای چندلایه و درصد وزنی ۳/۰ برای چسب بیشترین استحکام کششی را از خود نشان داده است. این بدان معناست که افزودن نانوگرافن به چندلایه موجب کاهش استحکام کششی و افزودن آن به رزین اپوکسی به‌عنوان چسب موجب بهبود استحکام کششی در اتصال گردیده است. درنهایت تأثیر افزایش طول ناحیه هم‌پوشانی دو قطعه چسبنده مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه در مورد اتصال با ترکیب درصد بهینه نانوگرافن در چندلایه و چسب نشان داد که افزایش 25 درصدی طول ناحیه هم‌پوشانی افزایش 148 درصدی و افزایش 50 درصدی طول این ناحیه افزایش 200 درصدی نیروی کشش عمودی تحمل‌شده توسط اتصال را در پی خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental study of single L-shaped adhesive joints between aluminum and carbon nanographene reinforced composite plate under tensile loading

نویسندگان [English]

  • Seyed Farzad Mirhosseini 1
  • Mehdi Yarmohammad Tooski 2
  • Ali Davar 3
  • Mohsen Heydari Beni 4
  • Jafar Eskandari Jam 5
1 Department of Mechanical Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
4 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
5 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research, the design, fabrication and testing of a single L-shaped adhesive joint between a composite sheet and an aluminum piece under tensile loading has been performed experimentally. To make an experimental sample, nanographene with different weight percentages was used to strengthen the composite and also structural adhesive (homogeneous with the composite phase phase resin) was used to improve the mechanical properties of the joint. The effect of changing the base length of the L-shaped aluminum part on the bond strength has also been investigated. 12 bonding modes with a combination of weight percentages of 0.1 and 0.3 for multilayer and weight percentages of 0.1, 0.3 and 0.5 for adhesive with 5 repetitions in each test, a total of 60 The sample is made and examined. By comparing and examining the results of the tensile test of samples and photographs taken by scanning electron microscopy (SEM) of the separation of multilayer and L-shaped piece at the separation site, it was found that the connection with a combination of zero weight percentage for multilayer and weight percentage of 3 / 0 for adhesive has shown the maximum tensile strength. This means that the addition of nanographene to the multilayer reduces the tensile strength and the addition to the epoxy resin as an adhesive improves the tensile strength of the joint. Finally, the effect of increasing the length of the overlap area of ​​the two adhesive pieces was investigated. The result of the combination of the optimal percentage of nanographene in the multilayer and the adhesive showed that a 25% increase in the length of the overlap area would increase by 148% and a 50% increase in the length of this area would result in a 200% increase in the vertical tensile force borne by the joint.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adhesive joint
  • L-shaped joint
  • Nanocomposite
  • Carbon nanographene

مراجع

[1] F S.Feih, , & H. R. Shercliff, "Adhesive and composite failure prediction of single-L joint structures under tensile loading, " International Journal of Adhesion and Adhesives, 25(1), 47-59, 2005.
[2] H. Ramezani, M. Sharif, A. Khoram Shokooh, "Graphene-based polymer nanocomposites, " Resources Scientific-Extension Quarterly, Fourth Year, No. 4, 107-86, 2012.(in persian)
[3] J. T. S. Xará, , R. D. S. G. Campilho, "Strength estimation of hybrid single-L bonded joints by the eXtended Finite Element Method," Composite Structures, 17, 1-27, 2017.
[4] S. N. Hosseini Abbandak, S. M. Siadati, R. Islami Farsani, "Effect of functionalized graphene nanosheets on the flexural behavior of epoxy composite - basalt fibers," Journal of Composite Science and Technology, 2018.(in persian)
[5] N. R. E. Domingues, J. C. Trojan, R. D. S. G. Campilho, "Strength and failure modes of single-L adhesive joints between aluminium and composites," Ciência & Tecnologia dos Materiais, 29(1), pp e114–e118, (2017).
[6] I. A. Akpinar, K. Gültekin, S. Akpinar, "Experimental analysis on the single-lap joints bonded by a nanocomposite adhesives which obtained by adding nanostructures," Composites Part B, 110, 420-428, (2017).
[7] I. A. Akpinar, K. Gültekin, S. Akpinar, "Research on strength of nanocomposite adhesively bonded composite Joints," Composites Part B, 126, 143-152 (2017).
[8] M. D. Banea, M. Rosioara, R. J. C. Carbas, "Multi-material adhesive joints for automotive industry, " Composites Part B, 151, 71-77, 2018.
[9] N. R. E. Domingues, J. C. Trojan, R. D. S. G. Campilho, R. J. C. Carbas, M. D. Banea, L. F. M. da Silva, "Strength and failure modes of single-L adhesive joints between aluminium and composites," Ciência & Tecnologia dos Materiais, 29(1), e114-e118, 2017.
[10] Y. Liu, M. Li, Q. Li, X. Lu, X. Zhu, "Parameter optimization of L-joint of composite sandwich structure based on BP-GA algorithm," Composite Structures, 289, 115508, 2022.‏
[11] AZO MATERIALS , www.azom.com
[12] Instructions for making composites of thermoelasticity laboratory of Tehran Polytechnic University.
[13] H. Wu, J. Xiao, S. Xing, "Numerical and experimental investigation into failure of T700/bismaleimide composite T-joints under tensile loading," Composite Structures, 22(15). 1-21, (2015).
مهندسی ساخت و تولید ایران
دوره 9، شماره 4
تیر 1401
صفحه 47-60

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار