YAPIŞTIRICIYLA BİRLEŞTİRİLMİŞ T-BAĞLANTI TİPİNİN İKİ VE ÜÇ BOYUTLU GERİLME ANALİZİ

Benzer belgeler
Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Çekmeye Maruz Ara Parçalı Çift Takviyeli Yapıştırma Bağlantılarında Gerilme Analizi

Hamit Adin 1 Bahattin İşcan 2 Aydın Turgut 3 ENGINEERING SCIENCES Batman University 1-2 Received: July 2009 Firat University 3

Karma Bağlantılı Kompozit Plaklarda Farklı Sıcaklıklar Etkisiyle Oluşan Gerilmelerin Analizi

Farklı Uniform Sıcaklıklar Altındaki Karma Bağlantı Yapılmış Kompozit ve Alüminyum Plakalardaki Gerilme Analizi

6.1. Yüksek Lisans Tezleri 6.2. Doktora Tezleri. 7. Yayınlar

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

MMU 420 FINAL PROJESİ

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

Başlıca ANALİZ TİPLERİ. ve Özellikleri

ENİNE DİKİŞLİ KAYNAK BAĞLANTILARINDA GERİLME ANALİZİ

Kırılma Hipotezleri. Makine Elemanları. Eşdeğer Gerilme ve Hasar (Kırılma ve Akma) Hipotezleri

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

Karma Bağlantı Uygulanmış Farklı Metal Plakalarda Meydana Gelen Gerilmelerin İncelenmesi

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

KAFES TİPİ YELKAPAN KULELERİNIN RÜZGAR YÜKÜ ALTINDA MUKAVEMET ANALİZLERİ

Stress Analysis of Different Metal Combinations Under Different Temperatures with Hybrid Joints


EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF ADHESIVE JOINTS BONDED EPOXY ADHESIVE INCLUDED Al 2O 3 NANOPARTICLE

MAK4061 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

Bazı Yapısal Yapıştırıcıların Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi

MMU 420 FINAL PROJESİ. 2015/2016 Bahar Dönemi. Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MECHANICS OF MATERIALS

Tek Tesirli Yapıştırma Bağlantılarında İlerlemeli Hasar Analizi Progressive Failure Analysis on the Single Lap Bonded Joints

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

29- Eylül KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü ( 1. ve 2. Öğretim 2. Sınıf / B Şubesi) Mukavemet Dersi - 1.

DÜZLEM ÇUBUK ELEMAN RİJİTLİK MATRİSİNİN DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Düzlemine Dik Doğrultuda Yüklenmiş Tabakalı Kompozit Levhalarda Elasto-Plastik Gerilme Analizi

ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİT MALZEMELER İÇİN MİKROMEKANİK ESASLI KIRIM KISTASI EMRE FIRLAR KAAN BİLGE MELİH PAPİLA 0º 90º 90º 0º

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

Gerilme. Bölüm Hedefleri. Normal ve Kayma gerilmesi kavramının anlaşılması Kesme ve eksenel yük etkisindeki elemanların analiz ve tasarımı

PROF.DR. MURAT DEMİR AYDIN. ***Bu ders notları bir sonraki slaytta verilen kaynak kitaplardan alıntılar yapılarak hazırlanmıştır.

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM HAFTA 6 COSMOSWORKS İLE ANALİZ

Pnömatik Silindir Tasarımı Ve Analizi

KAYMALI YATAKLAR II: Radyal Kaymalı Yataklar

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 1 s Ocak 2006 SOĞUK ÇEKİLMİŞ LEVHA MALZEMELERDE GERİLME ANALİZİ

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

33. Üçgen levha-düzlem gerilme örnek çözümleri

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARDA KÖPÜK DOLGUNUN KRİTİK BURKULMA YÜKÜNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK TESPİTİ

BÖLÜM II D. YENİ YIĞMA BİNALARIN TASARIM, DEĞERLENDİRME VE GÜÇLENDİRME ÖRNEKLERİ

GERİLME Cismin kesilmiş alanı üzerinde O

Elastisite modülü çerçevesi ve deneyi: σmaks

KİRİŞLERDE VE İNCE CİDARLI ELEMANLARDA KAYMA GERİLMELERİ

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

MUKAVEMET-I DERSİ BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ FİNAL ÖNCESİ UYGULAMA SORULARI ARALIK-2018

DUFED 5(2) (2016) dergi anasayfa:

HAVACILIKTA KULLANILAN KOMPOZİT YAPILARDA İKİLİ BURÇ UYGULAMASININ İNCELENMESİ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

genel denklemin elde edilebilir. Şekil 1' den, M=P.V yazılabilir. Böylece elastik eğri denklemi

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM HAFTA 6 COSMOSWORKS İLE ANALİZ

SONLU ELEMANLAR (FINITE ELEMENTS) YÖNTEMİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS) (4.Hafta)

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 3 s Ekim 2006

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş


BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

TAMİR EDİLMİŞ DOĞAL LİF TAKVİYELİ KOMPOZİTLERİN MEKANİK DAYANIMLARI

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Farklı Çentik Geometrisine Sahip Alüminyum Levhaların Alüminyum Yamalarla Tamirinin Araştırılması

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

Kompozit malzemelerde yapışma bağlantılarının mukavemeti üzerine yama fiber takviye açısı etkisi

p 2 p Üçgen levha eleman, düzlem şekil değiştirme durumu

PERDELĠ BETONARME YAPILAR ĠÇĠN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALĠZ METOTLARI

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

Paralel çift pimli ve yapıştırıcılı karma bağlantılı kompozit levhaların ısıl gerilme analizi

GÜÇLENDİRİLMİŞ BİR KOMPOZİT KİRİŞ TASARIMI

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/6) Akreditasyon Kapsamı

BİR TİCARİ ARAÇ İÇİN ECE R-14 REGÜLASYONUNA UYGUN KOLTUK BAĞLANTILARININ GELİŞTİRİLMESİ


BURSA TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ DOĞA BĠLĠMLERĠ, MĠMARLIK VE MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

SIZDIRMAZLIK ELEMANLARININ MONTAJI VE YÜKSEK BASINÇ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

ÇEKME DENEYİ. Şekil. a) Çekme Deneyi makinesi, b) Deney esnasında deney numunesinin aldığı şekiler

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

AKMA VE KIRILMA KRİTERLERİ

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

REZA SHIRZAD REZAEI 1

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Transkript:

EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2 Yıl: 2012 229-241 YAPIŞTIRICIYLA BİRLEŞTİRİLMİŞ T-BAĞLANTI TİPİNİN İKİ VE ÜÇ BOYUTLU GERİLME ANALİZİ ÖZET TWO AND THREE DIMENSIONAL STRESS ANALYSIS OF ADHESIVELY BONDED T-JOINTS TYPE Salih AKPINAR 1* ve Murat Demir AYDIN 2 1 Gümüşhane MYO, Gümüşhane Üniversitesi, Gümüşhane,TÜRKİYE 2 Erzurum MYO, Atatürk Üniversitesi, 25240 Erzurum, TÜRKİYE Geliş Tarihi: 29 Mayıs 2012 Kabul Tarihi: 09 Kasım 2012 229 Günümüzde birçok yapısal alanda kullanımı artan yapıştırma bağlantılarının mekanik davranışlarını anlayabilmek oldukça önemlidir. Bu yüzden sunulan çalışmada, yapıştırıcıyla (FM73) birleştirilmiş T bağlantı tipinin mekanik davranışı, deneysel ve nümerik analizler yoluyla incelenmiştir. Bunun için öncelikle, yapıştırılan malzeme olarak Al 2024-T3 alüminyum alaşımı ve yapıştırıcı olarak FM73 kullanılarak T bağlantı numuneleri üretilmiştir. Elde edilen numuneler çeki yüküne maruz bırakılarak test edilmiştir. Daha sonra, deneysel, düzlem şekil değiştirme ve 3 boyutlu gerilme analizlerinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, yapıştırıcıda meydana gelen gerilmeler açısından 2 boyutlu ve 3 boyutlu çözümler arasında büyük farklılıkların olduğu ve deneylerden elde edilen sonuçların 3 boyutlu çözümlerden elde edilen sonuçlara daha yakın olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Yapıştırıcı, T bağlantı tipi, düzlem şekil değiştirme, 3 boyutlu analiz * ABSTRACT In recent years, it is quite important to understand the mechanical behavior of the adhesively bonded joints that are increasingly in use in many structural applications. In the present study, mechanical behavior of a T-joint bonded with adhesive (FM73) was examined through experimental and numerical methods. For this purpose, T-joint samples were produced by using Al 2024-T3 as bonded material and FM73 as adhesive and then tested by tensile loading. After words, experimental results, results obtained from plane-strain as well as 3-D stress analysis were compared to each other. In conclusion, it was revealed that there are significant differences between * Sorumlu yazar: salihakpinar@gumushane.edu.tr

230 Akpınar ve Aydın results of the 2-D and 3-D analysis in terms of stresses developed in the adhesive and additionally, observed that results of the 3-D analysis are in close proximity to the experimental results. Keyword: Adhesive, T-joint type, plane-strain, 3-D stresses analysis 1. GİRİŞ Günümüzde sistemlerin enerji tüketimini azaltmak için birçok sebep vardır. Yakıtta tasarrufa gitmenin başlıca yollarından bir tanesi de sistemlerin ağırlığını azaltmaktır. Sistem elemanlarını birleştirmek için kullanılan cıvata, perçin ve kaynak yerine daha hafif bir bağlantı şekli olan yapıştırıcıların kullanımı sistemleri daha hafif hale getirmiştir (Temiz,2003). Bir yapıştırma bağlantısının analizinde, analitik ve sayısal olmak üzere iki temel yaklaşım vardır. İlk yaklaşımda, sınır şartları ve diferansiyel denklemlerden oluşan bir formülasyon söz konusudur. Bu denklemlerin çözümü bağlantının herhangi bir noktasındaki gerilme değerini verir. İkinci yaklaşımda ise diferansiyel denklemlerin çözümleri sayısal yöntemlerle elde edilir. Her iki yöntemde de yapıştırma bağlantısını oluşturan elemanların (yapıştırıcı ve yapıştırılan malzeme) elastik ve elastik-plastik davranışı dikkate alarak analiz yapılabilir (Aydın, 2003). Sonlu elemanlar, mekanik sistemlerin analizinde kullanılan önemli ve lineer bölge içerisinde yapılan analizlerde basit ve oldukça etkili bir yöntemdir. Genel yük ve yer değiştirme şartlarında karmaşık geometrilerin analizine imkân sağlar. Bu yaklaşım bir yapıştırma bağlantısında kullanılacaksa, dikkate değer sonuçlar elde etmek için özellikle yapıştırıcı tabakasında sonlu elemanlar ağının çok iyi yapılmasını gerektirir (Duncan and Dean,2003). Jeandrau (1991), sonlu elemanlar yöntemini kullanarak farklı yapıştırma bağlantılarının burulma ve çekme yükleri altında elastik, elastik-plastik ve plastik gerilme dağılımlarını incelemiştir. Kumar and Pandey (2010) tarafından yapılan bir çalışmada, çift yapıştırıcı kullanarak birleştirilmiş ve çeki yüküne maruz bırakılmış tek tesirli bindirme bağlantısı düzlem şekil değiştirme ve 3 boyutlu sonlu elaman yöntemiyle modellenmiş ve elde edilen EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2Yıl: 2012 229-241

231 Yapıştırıcıyla Birleştirilmiş T-Bağlantı Tipinin İki Ve Üç Boyutlu Gerilme Analizi gerilme analizi sonuçlarını karşılaştırmışlardır. Sonuçta, 2 boyutlu gerilme analizinde ihmal edilen kayma gerilmelerin aslında ihmal edilemeyecek şiddete sahip olduğunu göstermişlerdir. Diğer bir çalışmada ise, çift destekli dik açılı T bağlantı tipi üç farklı yükleme şartı altında sonlu eleman yöntemiyle gerilme analizi yapılmıştır (Apalak vd.,1996). Bu çalışmada; yapıştırıcıyla birleştirilmiş T bağlantı tipindeki numunelerin mekanik davranışları, deneysel ve sonlu eleman yöntemiyle incelenmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. 2. MATERYAL VE METOT Bu çalışmada, hafifliği, işlenebilirliği, fiziksel ve mekanik özellikleri ve yüksek korozyon dayanımlarından dolayı havacılık ve otomotiv endüstrilerinde sıklıkla kullanılan AA2024-T3 alüminyum alaşımı yapıştırılan malzeme olarak kullanılmıştır. Yapıştırma işleminde; sıvı veya film yapıştırıcılar kullanılabilir. Sıvı yapıştırıcılar, yapısal yapıştırma bağlantılarında oldukça sık kullanılırlar ve yüksek bağlantı dayanımı, düzgün gerilme dağılımı ve iyi boşluk doldurma gibi avantajlar sağlarlar. Ancak, uygulanma esnasında bazı zorlukları da beraberlerinde getirirler. Film yapıştırıcılar ise, bağlantıda yeterli, düzgün ve sabit yapıştırıcı tabakası oluşturduğundan iyi tutunma özelliği sağlarlar. Yüksek dayanım yanında uygulama kolaylıkları bu yapıştırıcı tipinin kullanım alanını genişletmiştir. Yapılan çalışmada yapıştırıcı olarak FM 73 OST kullanılmıştır. Bu yapıştırıcı; -55 o C ile 82 o C sıcaklıkları arasında mükemmel yapısal performans sağlayan genel havacılık uygulamaları için geliştirilmiş epoksi esaslı yapısal bir film yapıştırıcıdır. Metal ve birçok kompozit malzemenin birleştirilmesinde kullanılır. Yapıştırıcının kürleşebilmesi için, 60 dakika 0.28 MPa basınç ve 120 o C sıcaklıkta bekletilmesi gerekmektedir. Yapıştırma bağlantısının gerilme analizlerinde, hem Al 2024- T3 alüminyum alaşımının hem de film yapıştırıcının gerilme-şekil değiştirme davranışlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Şekil.1 deki EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2 Yıl: 2012 229-241

232 Akpınar ve Aydın grafikler ve çizelge 1 de verilen veriler Akpınar (2008) ve Aydın (2003) tarafından yapılan çalışmalardan alınmıştır. Daha fazla bilgiye bu yayınlardan ulaşılabilir. Tablo 1. Yapıştırılan malzeme ve yapıştırıcının mekanik özellikleri Şekil 1. Gerçek gerilme-gerçek şekil değiştirme ( t- t) eğrileri; a) AA2024-T3 (Aydın,2003), b) FM73 (Akpınar,2008). Çekme yükü altında yapılacak deneyler için FM73 yapıştırıcıdan geometrik parametreleri şekil 2 de verilen toplam 3 adet T bağlantı numunesi aşağıda verilen işlem basamakları uygulanarak hazırlanmıştır. Silikon yağlayıcı, kalıp üzerine püskürtülerek çok ince bir film tabaka oluşturulmuştur. Böylece, hem numunelerin kalıba yapışması engellenmiş hem de kürleşme sonrası kolayca ayrılması sağlanmıştır. FM 73 üzerindeki koruyucu tabaka kaldırılmadan istenilen boyutlarda kesildi. Kesilen film yapıştırıcılar, destek parçaları kullanılarak birleştirilecek AA2024-T3 yatay ve dikey parçalarının bindirme bölgesine gelecek şekilde yatay parçanın orta kısmının her iki bindirme bölgesine, ara yüzeyde hava kabarcıklarının oluşumunu engelleyecek şekilde uygulandı. EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2Yıl: 2012 229-241

233 Yapıştırıcıyla Birleştirilmiş T-Bağlantı Tipinin İki Ve Üç Boyutlu Gerilme Analizi Şekil 2. T- bağlantı tipi için geometrik parametreler (tüm boyutlar mm). Yapıştırıcıların kürleşmesi ve yapıştırıcı kalınlığının 0.10 mm olması için gereken basınç kalıbın üzerindeki cıvataların belirli oranda sıkıştırılmasıyla sağlandı. Daha sonra numunelerin bulunduğu kalıp ısıl işlem fırınına yerleştirildi. Yapıştırıcılar için verilen kürleşme şartları, ısıl işlem fırınının kontrol paneli kullanılarak programlandı ve numunelerin kürleşmesi sağlandı. Soğuyan numuneler kalıp içerisinden çıkarılarak kürleşme esnasında dışarı taşan kısımlar temizlenerek yapıştırma işlemi tamamlanmıştır (Şekil 3). Çekme deneylerin tümü bilgisayar kontrollü Shimadzu AG-I (100 kn) üniversal çekme cihazında 18 o C ve %30 nem oranında 1 mm/dak. lık çekme hızında yapılmıştır. Sınır şartları ve numunelere uygulanan kuvvet şekil 4 de gösterildiği gibidir. Şekil 3. T-bağlantı numunesi EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2 Yıl: 2012 229-241

234 Akpınar ve Aydın Hesaplamalarda kullanılmak üzere test öncesi her numunenin genişliği, bindirme uzunluğu, yapıştırıcı tabaka kalınlığı ölçülerek kaydedilmiştir. Deneyler yapılırken her numune yakından gözlemlenmiş ve hasar sonrası hasar bölgesi incelenmiştir. Aynı zamanda, numunelerin taşıyabildikleri maksimum yük ve hasar tipi kaydedilmiştir. Ayrıca sonlu eleman çözümlerinde kullanılmak üzere, şekil 4 gösterilen K noktasında çekme doğrultusundaki yer değiştirme, video ekstensometre kullanılarak kaydedilmiştir. Bu veriler kullanılarak her bir numune tipi için K noktasındaki kuvvetyer değiştirme (F- eri çizilmiştir. Şekil 4. Çekme deneylerinde kullanılan sınır şartları ve yükler. 3. NÜMERİK ANALİZ Elasto-plastik sonlu eleman analizlerinde, deneysel çalışmalarda kullanılan yapıştırıcıyla (Cytec FM 73 ) birleştirilmiş T bağlantı numuneleri çeki yükü altında ANSYS 14 paket programı kullanılarak düzlem şekil değiştirme kabulüne göre iki boyutlu ve üç boyutlu modellenmiştir. Sonlu elemanlar analizlerinde kullanılan numune boyutları (Şekil 2), yükleme ve sınır şartları (Şekil 4 ve 5), deneysel çalışmalarda kullanılanlarla aynıdır. 3 boyutlu analizlerde yapıştırma bağlantısı, üç serbestlik derecesi ve 20 düğüm noktasına sahip elemanlar (Solid 186) kullanılarak modellenmiştir. İki boyutlu analizlerde ise, iki serbestlik derecesi ve 8 düğüm noktasına sahip düzlem dörtgen elemanlar (Plane 183) kullanılmıştır. Gerilme dağılımları açısından kritik olan EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2Yıl: 2012 229-241

235 Yapıştırıcıyla Birleştirilmiş T-Bağlantı Tipinin İki Ve Üç Boyutlu Gerilme Analizi yapıştırma işleminin gerçekleştirildiği bölge daha küçük elemanlara bölünmüştür (Şekil 5). Şekil 5. Çekme yüküne maruz T bağlantı tiplerine ait sonlu eleman modelleri ve uygulanan sınır şartları; a) Düzlem şekil değiştirme kabulüne göre iki boyutlu model, b) üç boyutlu model. 4. BULGULAR FM73 kullanılarak üretilmiş numunelerden 3 adedi test edilmiş ve kuvvet-k noktasında meydana gelen yer değiştirme, yapıştırıcı tabaka kalınlığı, elde edilen maksimum hasar yükleri ile her numunede oluşan hasar tipleri Şekil 6 da verilmiştir. Şekil 6. FM73 kullanılarak üretilmiş numuneler için; a) K noktasındaki kuvvet-yer değiştirme (F- b) Maksimum hasar yükü ve hasar yüzeyleri. EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2 Yıl: 2012 229-241

236 Akpınar ve Aydın FM73 kullanılarak birleştirilmiş I. tip deki numuneleri oluşturan AA2024-T3 alt yapıştırılan malzeme ile her iki destek parçasında da plastik deformasyon gözlemlenirken, dikey yerleştirilmiş AA2024-T3 yapıştırılan malzemede plastik deformasyon gözlemlenmemiştir. Bu tipteki numunelerde hasarı oluşturan çatlak, destek parçalarının kavisli bölgesinin bitimiyle yatay eleman ara yüzeyinden başlayarak, serbest uca doğru ilerlemiş ve serbest uçta kritik bir boya ulaştıktan sonra, anlık olarak gerçekleşmiştir. ISO 10365 te tanımlanan hasar tipleri göz önünde bulundurularak hasar yüzeyleri incelenirse, hem destek parçalarında hem de yatay yapıştırılan malzemede yapıştırıcı tabakasının kaldığı görülür. Bu yüzden numune yüzeylerinde özel kohosiv hasar (ÖKH) tipinin meydana geldiği söylenebilir (şekil 6b). Yapıştırılan dikey AA2024-T3 parçası ile destek parçaları arasındaki yapıştırıcı tabakasında herhangi bir hasar oluşumu tespit edilememiştir. Şekil 7. FM73 ile birleştirilmiş T bağlantı numunesi için deneysel ve sonlu eleman analizlerinden (S.E.A.) elde edilmiş K noktasındaki kuvvet-yer değiştirme (F- K) grafiği. Sonlu eleman analizlerinde K noktasında çekme doğrultusundaki yer değiştirme, uygulanan 200 N luk adımlarla tespit edilmiştir. Bu yer değiştirme verileri kullanılarak K noktasındaki kuvvet-yer değiştirme (F- K) grafiği çizilmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır (şekil 7). FM73 kullanılarak üretilmiş numuneler için deneysel ve sonlu eleman analizlerinden EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2Yıl: 2012 229-241

237 Yapıştırıcıyla Birleştirilmiş T-Bağlantı Tipinin İki Ve Üç Boyutlu Gerilme Analizi (S.E.A.) elde edilen sonuçlar incelendiğinde 3 boyutlu analizin oldukça uyumlu olduğu, ancak 2 boyutlu çözümün deney sonuçlarından biraz uzaklaştığı söylenebilir. Şekil 8. Yapıştırıcı ile birleştirilmiş T-bağlantı tipinde kritik hasar yüzeyleri; a) iki boyutlu model, b) üç boyutlu model. FM73 kullanılarak birleştirilmiş T bağlantısın yapıştırıcılar ve yapıştırılan malzemelerin gerilme-şekil değiştirme davranışları dikkate alınarak, çeki yükleme durumu için geometrik olarak lineer olmayan sonlu eleman yöntemi (SEY) kullanılarak gerilme analizi yapılmıştır. Analizlerde, çeki yükü olarak deneylerden elde z edilen ortalama değer olan 3060 N luk çeki yükü uygulanmıştır (Şekil 6b). Pratikte ve mühendislik uygulamalarında karşılaşılan problemler belirli kabullerle iki boyutlu ya x da tek boyutlu hale indirgenerek çözülebilmektedir. Bununla birlikte, yapıştırma bağlantılarındaki yapıştırıcı tabakasında iki boyutlu z modelleme için yapılan kabuller (düzlem gerilme ve düzlem şekil değiştirme) uygun olmayan ya da eksik çözümlere neden olabilmektedir. Bu yüzden öncelikle, çeki yüküne maruz FM73 kullanılarak hazırlanmış T bağlantı numunesi düzlem şekil değiştirme kabulüne göre modellenerek çözüm yapıldıktan sonra, FM73 kullanılarak hazırlanmış aynı numune tipi üç boyutlu modellenerek çözüm yapılmıştır. Daha sonra, iki ve üç boyutlu çözümler karşılaştırılmıştır. Literatürde yapılan çalışmalar incelenirse, hasarın başlaması açısından en kritik bölgelerin yapıştırıcı-yapıştırılan malzeme ara yüzeyleri (ABCD ve GHKL yüzeyleri) olduğu görülür (Apalak EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2 Yıl: 2012 229-241

238 Akpınar ve Aydın vd.,1996, Kumar and Pandey 2010, Khalili and Ghaznavi 2011). Bu çalışmada yapılan deneysel ve nümerik analiz sonuçları hasar açısından en kritik bölgenin alt yapıştırılan malzeme-yapıştırıcı ara yüzeyi (ABCD yüzeyi) olduğunu göstermiştir (şekil 8). Bu yüzden üç boyutlu gerilme analiz sonuçları, bu yüzey ve üzerindeki AB ve BC hatlarına göre, iki boyutlu gerilme analiz sonuçları ise üç boyutlu model üzerindeki EF hattıyla karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Diğer taraftan, yapıştırıcı tabakasında oluşan gerilme dağılımlarını karşılaştırabilmek için, ABCD ara yüzeyinde ve yapıştırıcı tabakası üzerinden alınan gerilme dağılımları Çizelge 1 de verilen her bir yapıştırıcının kendi çekme ve kayma dayanımlarına ( *, ) bölünerek normalleştirilmiştir. Tablo 2. Çalışmada kullanılan yapıştırıcının çekme ve kayma dayanımları FM73 * (MPa) 53.3 (MPa) 39.3 Şekil 9. da verilen grafiklerde yapıştırıcı-alt yapıştırılan malzeme ara yüzeyinde (ABCD ara yüzeyi) yapıştırıcı tabakası üzerindeki EF hattından alınan xx, yy, zz ve xy gerilme dağılımları karşılaştırılmıştır. Bu grafikler incelendiğinde, dikkat edilmesi gereken iki önemli nokta karşımıza çıkmaktadır. Birincisi, F noktası ve civarlarında normal gerilme dağılımları ( xx, yy ve zz) ile E noktası civarındaki xy kayma gerilme dağılımlarında düzlem şekil değiştirme kabulüne göre yapılan çözüm ile üç boyutlu çözüm arasında büyük farklılıkların ortaya çıkmasıdır. İki çözüm arasında bu farklılık Poisson etkisinden kaynaklanmaktadır. İkincisi ise xz ve yz kayma gerilmelerinin iki boyutlu çözümlerde ihmal edilmiş olmasıdır. EF hattı için iki ve üç boyutlu çözümlerde bu gerilmeler sıfır ya da sıfıra çok yakın çıkmaktadır. Bununla birlikte üç boyutlu çözümde AB hattı dikkate alınırsa bu kayma gerilmeleri ihmal edilemeyecek büyüklükte olduğu görülür (Şekil 9.e ve f). EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2Yıl: 2012 229-241

239 Yapıştırıcıyla Birleştirilmiş T-Bağlantı Tipinin İki Ve Üç Boyutlu Gerilme Analizi Şekil 9. FM73 yapıştırıcı ile birleştirilmiş T bağlantı numunelerinde 2 boyutlu ve 3 boyutlu gerilme dağılımlarının karşılaştırılması Şekil 10. FM73 yapıştırıcı ile birleştirilmiş T bağlantı numunelerinde 2 boyutlu ve 3 boyutlu eşdeğer gerilme dağılımlarının karşılaştırılması. EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2 Yıl: 2012 229-241

240 Akpınar ve Aydın Şekil 10 da iki ve üç boyutlu çözümlerden elde edilen von-mises eşdeğer gerilme dağılımları verilmiştir. Bu dağılımlarda E-F hattı boyunca farklılıklar gözlemlenmektedir. Bu duruma ihmal edilen gerilmelerin sebep olduğu söylenebilir. 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Pratikte ve mühendislik uygulamalarında karşılaşılan problemler belirli kabullerle iki boyutlu ya da tek boyutlu hale indirgenerek çözülebilmektedir. Bununla birlikte, yapıştırma bağlantılarındaki yapıştırıcı tabakasında iki boyutlu modelleme için yapılan kabuller (düzlem gerilme ve düzlem şekil değiştirme) uygun olmayan ya da eksik çözümlere neden olabilmektedir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir. Deneylerden elde edilen verilerin, sonlu eleman yöntemiyle (S.E.Y.) 3 boyutlu çözümden elde edilen verilerin 2 boyutlu çözümden elde edilen verilerden daha uyumlu olduğu söylenebilir. Üç boyutlu çözümde AB hattı dikkate alındığında iki boyut da ihmal edilen bu kayma gerilmeleri ihmal edilemeyecek büyüklükte olduğu görülür. KAYNAKLAR Temiz, Ş., (2003). Yapıştırma Bağlantılarının Mekanik Özellikleri Üzerine Çevresel Faktörlerin Etkisinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum, Aydın,M.D., (2003). Yapıştırıcı ile Birleştirilmiş Tek Tesirli Bindirme Bağlantısının mekanik özelliklerinin Deneysel ve Teorik İncelenmesi. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum. Akpınar, S., (2008). Kaymaya Maruz Yapıştırıcıların Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi. Y.Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi, Erzurum. Duncan, B. and Dean, G., (2003). Measurement and models for design with modern adhesives. Int. J. of Adhesion and Adhesives, 23, 141-149. Jeandrau, J.P., (1991). Analysis and Design Data for Adhesively Bonded Joints. Int.J.Adhesion and Adhesives, 11(2), 71-79. EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2Yıl: 2012 229-241

241 Yapıştırıcıyla Birleştirilmiş T-Bağlantı Tipinin İki Ve Üç Boyutlu Gerilme Analizi Kumar, S. and Pandey, P.C. (2010). Behavior of Bi-adhesive Joints. Journal of Adhesion Science and Technology, 24-1251 1281. Apalak, Z.G, Apalak, M.K and Davies.R (1996). Analysis and design of tee joints with double support ht. J. Adhesion and Adhesives, 16, 187-214. Lucas, F.M. da Silva, R.D. Adams, (2002). The strength of adhesively bonded T-joints. International Journal of Adhesion & Adhesives, 22, 311 315. Khalili, S.M.R. Ghaznavi, A. (2011). Numerical analysis of adhesively bonded T-joints with structural sandwiches and study of design parameters. International Journal of Adhesion & Adhesives, 31-347 356. **** EÜFBED - Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt-Sayı: 5-2 Yıl: 2012 229-241