Failure analysis in adhesively bonded composite joints

Abstract

Bu tezde, yapıştırıcı ile bağlanmış yapıların mekanik performansı ve hasar davranışları incelenmiştir. Bindirme bağlantı numuneleri üzerinde öncelikle bir mekanik test programı icra edilmiştir. Kompozit ve yapıştırıcı malzemeler değiştirilmeden, serilim, yapışan malzemelerin kalınlığı, yapıştırma yüzey uzunluğunu içeren parametrelerin etkileri değerlendirilmiştir. Yapıştırma bağlantılarda geometrinin mekanik performansa etkisi incelenmiştir. Bunlara ek olarak, uçak kanat yapısının seçilmiş kompozit parçasının hasar analizini yapmak ve yük taşıma kapasitesini belirlemek için bir analitik model oluşturulmuş ve bu model sonlu eleman analiz programı yardımıyla incelenmiştir. Yapıştırıcı hattının modellenmesi için yapışkan yüzey (cohesive zone) yaklaşımı kullanılmıştır. Hasar başlangıcı ve ilerlemesi aynı yaklaşımla incelenmiştir. Analitik sonuçlar, kırılma mekanizmasını belirlemek amacıyla gerilme yığılmalarını belirlemekte kullanılmıştır.

In this thesis study, the mechanical performance and failure behavior of adhesively bonded structures are investigated. A mechanical test program is conducted on single lap shear specimens. Without changing composite and adhesive base materials, parameters including the stacking sequence, adherend thickness and bond line length are considered. Additionally, an analytical model is created and implemented into a finite element analysis program, to perform failure analysis and to determine the load carrying capacity of the selected composite part in an airplane wing structure. For modelling the bond line, the cohesive zone approach is used. Both damage initiation and propagation are performed with the same approach. The effect of geometry on the mechanical performance of the adhesively bonded joints are analyzed. Analytical results are used to determine the stress concentrations within the joint to understand the failure mechanisms.