REFINEMENT OF TEST METHODS FOR ADHESIVE JOINT STRENGTH BASED ON NUMERICAL SIMULATION

Authors

  • N.V. Sevodina Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • A.Yu. Fedorov Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

Keywords:

stress concentration, stress singularity, elasticity, geometry optimization, test methods for strength properties, adhesive joints

Abstract

Different variants of adhesive joint strength tests are considered and numerical analysis of the stress-strain state in tested specimens is carried out. The obtained results are compared with the methods generally used to estimate the stress-strain state. The optimal variants of geometry in the vicinity of singular points of specimens are determined based on the solution of the stated optimization problem. The obtained data lend support to a qualitative conclusion that the optimal surfaces exhibit common properties associated with the structure of solution at the vertex of the corresponding composite wedge, which defines the character of singular solutions at the points of contact of dissimilar materials under different conditions on the contact surface - perfect adhesion, dry friction, perfect slip.

Author Biographies

  • N.V. Sevodina, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    кандидат технических наук, научный сотрудник
  • A.Yu. Fedorov, Институт механики сплошных сред УрО РАН
    младший научный сотрудник

References

  1. He X. A review of finite element analysis of adhesively bonded joints // Int. J. Adhes. Adhes. - 2011. - Vol. 31. - № 4. - P. 248-264.
  2. Speth D.R., Yang Y., Ritter G.W. Qualification of adhesives for marine composite-to-steel applications // Int. J. Adhes. Adhes. - 2010. - Vol. 30. - № 2. - P. 55-62.
  3. Adams R.D., Comyn J., Wake W.C. Structural adhesive joints in engineering - London: Chapman and Hall, 1998. - 376 p.
  4. Kinloch A.J. Adhesion and adhesives: science and technology. - London: Chapman and Hall, 1987. - 441 p.
  5. Mays G.C., Hutchinson A.R. Adhesives in civil engineering. - Cambridge University Press, 1992. - 348 p.
  6. ГОСТ 14760-69. Клеи. Метод определения прочности при отрыве. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 6 с.
  7. ГОСТ 14759-69. Клеи. Метод определения прочности при сдвиге. - М.: ИПК изд-во стандартов, 1998. - 13 с.
  8. ГОСТ 209-75. Клей и резина. Методы определения прочности связи с металлом при отрыве. - М.: Изд-во стандартов, 1993.
  9. Silva L.F.M. da , Neves P.J.C. das, Adams R.D. et al. Analytical models of adhesively bonded joints. Part I: Literature survey // Int. J. Adhes. Adhes. - 2009. - Vol. 29. - P. 319-330.
  10. Adams R.D., Peppiatt N.A. Stress analysis of adhesive-bonded lap joints // J. Strain. Anal. - 1974. - Vol. 9. - № 3. - P. 185-196.
  11. Crocombe A.D. Global yielding as a failure criterion for bonded joints // Int. J. Adhes. Adhes. - 1989. - Vol. 9. - P. 145-153.
  12. Silva L.F.M. da, Rodrigues T., Figueiredo M.A.V. et al. Effect of adhesive type and thickness on the lap shear strength // J. Adhes. - 2006. - Vol. 82. - № 11. - P. 1091-1115.
  13. Минакова С.Г. Анализ сингулярности напряжений в точке поверхности, где имеет место контакт разнородных упругих материалов, при некоторых углах раствора клиньев, образующих зону контакта // Напряжения и деформации в конструкциях и материалах. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1985. - С. 69-72.
  14. Матвеенко В.П., Федоров А.Ю. Оптимизация геометрии составных упругих тел как основа совершенствования методик испытаний на прочность клеевых соединений // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2011. - Т. 4. - № 4. - С. 63-70.
  15. Исследование сингулярности напряжений в вершине конуса с эллиптическим основанием / В.П. Матвеенко, Т.О. Накарякова, Н.В. Севодина, И.Н. Шардаков // ДАН. - 2006. - Т. 411. - № 3. - С. 326-329.
  16. Сингулярность напряжений в вершине однородных и составных конусов при разных граничных условиях / Т.О. Накарякова, В.П. Матвеенко, Н.В. Севодина, И.Н. Шардаков // ПММ. - Т. 72. - Вып. 3. - 2008 - С. 477-484. == V.P. Matveyenko, T.O. Nakaryakova, N.V. Sevodina, I.N. Shardakov. Stress singularity at the vertex of homogeneous and composite cones for different boundary conditions // J. of Appl. Math. And Mech. - Vol.72. - 2008. - Р. 331-337.
  17. Борзенков C.M., Матвеенко В.П. Оптимизация упругих тел в окрестности особых точек // Изв. РАН МТТ. - № 2. - 1996. - С. 93-100.
  18. Korepanova T.O., Matveenko V.P., Sevodina N.V. Numerical analysis of stress singularity at singular points of three-dimensional elastic bodies // Acta Mech. - 2013. - Vol. 224. - P. 2045-2063.
  19. Matveyenko V.P., Borzenkov S.M. Semianalytical singular element and its application to stress calculation and optimization // Int. Journal For Numerical Methods In Engineering. - 1996. - Vol. 39. - P. 1659-1680.
  20. Матвеенко В.П., Севодина Н.В., Федоров А.Ю. Оптимизация геометрии упругих тел в окрестностях особых точек на примере клеевого соединения внахлестку // ПМТФ. - 2013. - № 5. - С. 180-186. == Matveenko V.P., Sevodina N. V., Fedorov A.Yu. Optimization of geometry of elastic bodies in the vicinity of singular points on the example of an adhesive lap joint // J. Appl. Mech. Tech. Phys. - 2013. - Vol. 54. - № 5. - P. 841-846.
  21. Fedorov A.Yu., Matveenko V.P. Application of singular solutions for optimization of geometry of specimens used for testing the strength of adhesive joints // Topical Problems in Theoretical and Applied Mechanics / ed. N.K. Gupta, A.V. Manzhirov, R. Velmurugan. - New Delhi: Elite Publishing House PVT LTD, 2013 - P. 156-167.

###

  1. He X. A review of finite element analysis of adhesively bonded joints // Int. J. Adhes. Adhes. - 2011. - Vol. 31. - No 4. - P. 248-264.
  2. Speth D.R., Yang Y., Ritter G.W. Qualification of adhesives for marine composite-to-steel applications // Int. J. Adhes. Adhes. - 2010. - Vol. 30. - No 2. - P. 55-62.
  3. Adams R.D., Comyn J., Wake W.C. Structural adhesive joints in engineering - London: Chapman and Hall, 1998. - 376 p.
  4. Kinloch A.J. Adhesion and adhesives: science and technology. - London: Chapman and Hall, 1987. - 441 p.
  5. Mays G.C., Hutchinson A.R. Adhesives in civil engineering. - Cambridge University Press, 1992. - 348 p.
  6. GOST 14760-69. Klei. Metod opredelenia procnosti pri otryve. - M.: Izd-vo standartov, 1993. - 6 s.
  7. GOST 14759-69. Klei. Metod opredelenia procnosti pri sdvige. - M.: IPK izd-vo standartov, 1998. - 13 s.
  8. GOST 209-75. Klej i rezina. Metody opredelenia procnosti svazi s metallom pri otryve. - M.: Izd-vo standartov, 1993.
  9. Silva L.F.M. da , Neves P.J.C. das, Adams R.D. et al. Analytical models of adhesively bonded joints. Part I: Literature survey // Int. J. Adhes. Adhes. - 2009. - Vol. 29. - P. 319-330.
  10. Adams R.D., Peppiatt N.A. Stress analysis of adhesive-bonded lap joints // J. Strain. Anal. - 1974. - Vol. 9. - No 3. - P. 185-196.
  11. Crocombe A.D. Global yielding as a failure criterion for bonded joints // Int. J. Adhes. Adhes. - 1989. - Vol. 9. - P. 145-153.
  12. Silva L.F.M. da, Rodrigues T., Figueiredo M.A.V. et al. Effect of adhesive type and thickness on the lap shear strength // J. Adhes. - 2006. - Vol. 82. - No 11. - P. 1091-1115.
  13. Minakova S.G. Analiz singularnosti naprazenij v tocke poverhnosti, gde imeet mesto kontakt raznorodnyh uprugih materialov, pri nekotoryh uglah rastvora klin’ev, obrazuusih zonu kontakta // Naprazenia i deformacii v konstrukciah i materialah. - Sverdlovsk: UNC AN SSSR, 1985. - S. 69-72.
  14. Matveenko V.P., Fedorov A.U. Optimizacia geometrii sostavnyh uprugih tel kak osnova soversenstvovania metodik ispytanij na procnost’ kleevyh soedinenij // Vycisl. meh. splos. sred. - 2011. - T. 4. - No 4. - S. 63-70.
  15. Issledovanie singularnosti naprazenij v versine konusa s ellipticeskim osnovaniem / V.P. Matveenko, T.O. Nakarakova, N.V. Sevodina, I.N. Sardakov // DAN. - 2006. - T. 411. - No 3. - S. 326-329.
  16. Singularnost’ naprazenij v versine odnorodnyh i sostavnyh konusov pri raznyh granicnyh usloviah / T.O. Nakarakova, V.P. Matveenko, N.V. Sevodina, I.N. Sardakov // PMM. - T. 72. - Vyp. 3. - 2008 - S. 477-484. == V.P. Matveyenko, T.O. Nakaryakova, N.V. Sevodina, I.N. Shardakov. Stress singularity at the vertex of homogeneous and composite cones for different boundary conditions // J. of Appl. Math. And Mech. - Vol.72. - 2008. - R. 331-337.
  17. Borzenkov C.M., Matveenko V.P. Optimizacia uprugih tel v okrestnosti osobyh tocek // Izv. RAN MTT. - No 2. - 1996. - S. 93-100.
  18. Korepanova T.O., Matveenko V.P., Sevodina N.V. Numerical analysis of stress singularity at singular points of three-dimensional elastic bodies // Acta Mech. - 2013. - Vol. 224. - P. 2045-2063.
  19. Matveyenko V.P., Borzenkov S.M. Semianalytical singular element and its application to stress calculation and optimization // Int. Journal For Numerical Methods In Engineering. - 1996. - Vol. 39. - P. 1659-1680.
  20. Matveenko V.P., Sevodina N.V., Fedorov A.U. Optimizacia geometrii uprugih tel v okrestnostah osobyh tocek na primere kleevogo soedinenia vnahlestku // PMTF. - 2013. - No 5. - S. 180-186. == Matveenko V.P., Sevodina N. V., Fedorov A.Yu. Optimization of geometry of elastic bodies in the vicinity of singular points on the example of an adhesive lap joint // J. Appl. Mech. Tech. Phys. - 2013. - Vol. 54. - No 5. - P. 841-846.
  21. Fedorov A.Yu., Matveenko V.P. Application of singular solutions for optimization of geometry of specimens used for testing the strength of adhesive joints // Topical Problems in Theoretical and Applied Mechanics / ed. N.K. Gupta, A.V. Manzhirov, R. Velmurugan. - New Delhi: Elite Publishing House PVT LTD, 2013 - P. 156-167.

Downloads

Published

2014-09-12

Issue

No. 2 (2014)

Section

Research: theory and experiment

How to Cite

Sevodina, N. ., & Fedorov, A. . (2014). REFINEMENT OF TEST METHODS FOR ADHESIVE JOINT STRENGTH BASED ON NUMERICAL SIMULATION. Perm Federal Research Centre Journal, 2, 4-11. https://journal-dev.icmm.ru/index.php/pscj/article/view/PSCJ2014n2p1