کمینه سازی تنش تورق در اتصال چسبی تک‌لبه با استفاده از الگوریتم زنبورعسل

نوع مقاله: گرایش رفتار مکانیکی مواد و سازه

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر، شوشتر ، ایران.

چکیده

در پژوهش حاضر، اتصالات چسبی تک‌لبه به‌منظور کاهش میزان تورق مورد مطالعه قرار گرفته اند. توزیع تنش‌های عمودی و برشی به‌وجود آمده در این اتصال، با استفاده از معادلات الاستیسیته دو بعدی، روابط تنش-کرنش و کرنش-جابه‌جایی به‌دست آمده است. کمینه سازی تنش تورق، با استفاده از الگوریتم زنبورعسل انجام شده و متغیرهای فرآیند شامل ضخامت لایه‌های چسب شونده و لایه چسب می‌باشند. اتصال کامپوزیتی تحت بار کششی بوده و لایه‌های چسب شونده و چسبی به‌صورت همسان‌گرد و در ناحیه الاستیک خطی در نظر گرفته شدند. نتایج تحقیق بیان کننده آن بود که با نسبت بهینه ضخامتی 54/2، می‌توان تنش تورق را تا حدود 36% کاهش داد. با افزایش نسبت مدول یانگ و در نتیجه نامتقارن‌تر شدن اتصال چسبی، بیشینه مقدار تنش تورق کاهش می‌یابد. همچنین، افزایش مدول یانگ چسب شونده زیرین، منجر به بر هم خوردن توزیع تنش در سطح تماس چسب‌شونده نرم­تر (لایه بالایی) با چسب شده و این در حالی است که توزیع تنش در سطح دیگر چسب، تقریبا بدون تغییر باقی می­ماند.

کلیدواژه‌ها


1. Lee, J., Bae, D., Chung, W., Kim, K., Lee, J., and Cho, Y. “Effects of Annealing on the Mechanical and Interface Properties of Stainless Steel/Aluminum/Copper Clad-Metal Sheets”, Journal of Materials Processing Technology. Vol. 187, pp. 546-549, 2007.##
2. Li, L., Nagai, K., and Yin, F. “Progress in Cold Roll Bonding of Metals”, Science and Technology of Advanced Materials. Vol. 9, No. 2, pp. 023001, 2008.##
3. Manesh, H. D., and Shahabi, H. S. “Effective Parameters on Bonding Strength of Roll Bonded Al/St/Al Multilayer Strips”, Journal of Alloys and Compounds. Vol. 476, No. 1-2, pp. 292-299, 2009.##
4. Shishehsaz, M., and Yaghoubi, S. “The Effect of Fiber Breakage on Transient Stress Distribution in a Single-lap Joint Composite Material”, Journal of Solid Mechanics. Vol. 7, No. 4, pp. 442-457, 2015.##
5. Goland, M. “The Stresses in Cemented Joints”, Journal of Applied Mechanics. Vol. 17, pp. 66-72, 1944.##
6. Zhao, B., and Lu, Z. H. “A Two-dimensional Approach of Single Lap Adhesive Bonded Joints”, Mechanics of Advanced Materials and Structures. Vol. 16, No. 2, pp. 130-159, 2009.##
7. Bavi, O., Bavi, N., and Shishesaz, M. “Geometrical Optimization of the Overlap in Mixed Adhesive Lap Joints”, The Journal of Adhesion. Vol. 89, No. 12, pp. 948-972, 2013.##
8. Shishehsaz, M., Moradi, S., and Yaghoubi, S. “Transient Stress Analysis in Adhesive Single Lap Joints of a Composite Material Due to Fiber Breakage”, Journal of Solid and Fluid Mechanics, Vol. 4, No. 4, pp. 113-126, 2015. (In Persian)##
9. Shahbazi Karami, J., Malekzadeh Fard, K., and Ahmadi, M. “Analytical and Finite Element Calculation of Interlayer Shear Stress in Adhesive Joint of Composites”, Journal of Aerospace Mechanics, Vol. 13, No. 1, 2017. (In Persian)##
10. Selahi, E. “Semi Analytical Transient Dynamic Analysis of Composite Adhesive Single Lap Joints”, Mechanics of Advanced Composite Structures‎. Vol. 7, No. 1, 137-145, 2020.##
11. Wang, S., Liang, W., Duan, L., Li, G., and Cui, J.
 
 “Effects of Loading Rates on Mechanical Property and Failure Behavior of Single Lap Adhesive Joints with Carbon Fiber Reinforced Plastics and Aluminum Alloys”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Vol. 106, pp. 2569-2581, 2020.##
12. De Miguel, A., Pagani, A., Rizzo, L., Catapano, A., and Panettieri, E. “Accurate Evaluation of 3D Stress Fields in Adhesive Bonded Joints via Higher Order FE Models”, Mechanics of Advanced Materials and Structures. Vol. 27, No. 4, pp. 333-345, 2020.##
13. Beigrezaee, M., Ayatollahi M., Bahrami, B., and Da Silva, L. “A New Geometry for Improving the Strength of Single Lap Joints Using Adherend Notching Technique”, The Journal of Adhesion, 2020.##
14. Behera, R. K., Parida, S. K., and Das, R. R. “3-D Interfacial Stress Analysis of Adhesively Bonded Curved laminated FRP Composite Single Lap Joint”, Materials Today: Proceeding, 2020.##
15. Zhao, B., Lu, Z. H., and Lu, Y. N. “Closed-form Solutions for Elastic Stress–Strain Analysis in Unbalanced Adhesive Single Lap Joints Considering Adherend Deformations and Bond Thickness”, International Journal of Adhesion and Adhesives. Vol. 31, No. 6, pp. 434-445, 2011.##
16. Cheng, S., Chen, D., and Shi, Y. “Analysis of Adhesive Bonded Joints with Nonidentical Adherends”, Journal of Engineering Mechanics. Vol. 117, No. 3, pp. 605-623, 1991.##
17. Seeley, T. D. “The Wisdom of the Hive: the Social Physiology of Honey Bee Colonies”, Harvard University Press, Los Angeles, United States, 2009.##
18. Camazine, S. “Self-organization in Biological Systems”, Princeton University Press, United States, 2003.##
19. Kannan, B., and Kramer, S. N. “An Augmented Lagrange Multiplier Based Method for Mixed Integer Discrete Continuous Optimization and its Applications to Mechanical Design”, Journal of Mechanical Design. Vol. 116, No. 2, pp. 405-411, 1994.##
20. Pham, D., Ghanbarzadeh, A., Otri, S., and Koç, E. “Optimal Design of Mechanical Components Using the Bees Algorithm”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. Vol. 223, No. 5, pp. 1051-1056, 2009.##