Yapıştırma bağlantılarında kohezif bölge modeli uygulayarak ve uygulamadan modelleme yapılmasının gerilme dağılımına etkisinin araştırılması

Abstract

Yapıştırma bağlantılarının mekanik özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan sayısal yöntemler zaman içerisinde gelişim göstermiştir. Başlangıçta maksimum gerilme/gerinim yöntemi kullanılarak analizler yapıldı. Bunu takiben, yapıştırma bağlantılarında oluşan hasarın bir çeşit kırılma problemi olması nedeniyle kırılma mekaniği yaklaşımları kullanılmaya başlandı. İlk olarak Lineer Elastik Kırılma Mekaniği temelli çalışmalar yoğun bir şekilde yapıldı. Lineer Elastik Kırılma Mekaniği yaklaşımıyla önemli oranda başarılı çalışmalar yapılmasına rağmen, çatlak ucunda oluşan gerilme alanının tamamen elastik kabulü ve plastik şekil değişiminin ihmal edilmesi nedeniyle bazı sınırlamalarla karşılaşılmıştır. Lineer Elastik Kırılma mekaniğindeki bu sınırlama nedeniyle non Lineer Elastik Kırılma Mekaniğine odaklanılarak çalışmalar yapılmıştır. 1990’ lı yılarda ise özellikle kohezif bölge modeli hızlı bir gelişme göstermiştir. Tokluğu yüksek yapıştırıcıların, uygulamada artan kullanımıyla birlikte, yapıştırma bağlantılarının doğrusal olmayan kırılma davranışlarını incelemek daha da önemli oldu. Yapılan bu çalışmada, tek tesirli yapıştırma bağlantılarında, yapıştırcı ile yapıştırılan malzeme ara bölgelerinde, kohezif bölge modeli uygulayarak ve koheziv bölge modeli uygulamadan modelleme yapılmasının, gerilme ve strain enerji dağılımlarına etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, yapıştırma bağlantılarında kohezif bölge modeli uygulamanın fiziksel probleme daha uygun olduğu ve yapıştırıcı tabakasındaki soyulma gerilmesi, kayma gerilmesi ve strain enerji dağılımı açısından önemli farklılıklar olduğu gösterilmiştir.

Numerical methods used to determine the mechanical properties of adhesive joints have developed over time. Initially, analyzes were performed using the maximum stress/strain method. Following this, fracture mechanics approaches were used, since damage to adhesive joints is a kind of fracture problem. Initially, studies based on Linear Elastic Fracture Mechanics were intensively carried out. Although there have been significant successes with the Linear Elastic Fracture Mechanics approach, some limitations have been encountered due to the fact that the stress field formed at the crack tip is assumed to be fully elastic and plastic deformation is neglected. Due to this limitation in Linear Elastic Fracture mechanics, studies have been carried out focusing on non-Linear Elastic Fracture Mechanics. In the 1990s, especially the cohesive zone model showed a rapid development. With the increasing use of high toughness adhesives in practice, it has become even more important to examine the nonlinear fracture behavior of adhesive joints. In this study, the effects of modeling on the stress and strain energy distributions in single lap adhesive joints, between the adhesive and the adhesive material, by applying the cohesive zone model and without applying the cohesive zone model, were investigated. As a result of the study, it was emphasized that the application of the cohesive region model in adhesive joints is more suitable for the physical problem and there are significant differences in terms of the peel stress distribution in the adhesive layer.