An Investigation of Failure Criteria in Adhesive Joints

İsmail Saraç

Article Details

An Investigation of Failure Criteria in Adhesive Joints

Authors:

İsmail Saraç

Publisher:

Van Yuzuncu Yıl University

Main Topics:

Makine Mühendisliğinde Optimizasyon Teknikleri | Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Tasarımı ve Makine Elemanları

Journal:

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.665-681

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2024

Document Language:

Turkish

Document ID (Org No.):

2001326193

pISSN:

1300-5413

Keywords:

Abstract:

 With the increasing use of adhesives in industrial applications, failure analysis studies have begun to be carried out on adhesive joints. The analysis studies provided important information for engineers in the design of bonded structures and contributed to the shaping of the designs. Initial studies to predict the strength of adhesive joints were conducted using analytical approaches. Following this, with the widespread use of the Finite Element Method, strength predictions of the adhesive joints began to be made comprehensively, without geometry limitations. There are many failure criteria for adhesives in the literature. When choosing a failure criterion, it is important to know whether the adhesive used is ductile or brittle. Additionally, for the adhesive failure criterion to apply, the adhesive layer must be the weakest part of the total strength of the joint. In this study, failure loads were calculated using analytical and numerical methods for single-lap adhesive joints formed using brittle Araldite AV138 and ductile Araldite 2015 adhesives. The obtained analytical and numerical failure loads were compared with the results of experimental studies in the literature and the importance of adhesive plastic behavior in the selecting of adhesive failure criteria was revealed. It has been shown that the use of the Von Mises criterion in the brittle, high-strength AV138 adhesive, and the Global Yield criterion in the ductile Araldite 2015 adhesive is more appropriate than the other methods examined in this study.

 With the increasing use of adhesives in industrial applications, failure analysis studies have begun to be carried out on adhesive joints. The analysis studies provided important information for engineers in the design of bonded structures and contributed to the shaping of the designs. Initial studies to predict the strength of adhesive joints were conducted using analytical approaches. Following this, with the widespread use of the Finite Element Method, strength predictions of the adhesive joints began to be made comprehensively, without geometry limitations. There are many failure criteria for adhesives in the literature. When choosing a failure criterion, it is important to know whether the adhesive used is ductile or brittle. Additionally, for the adhesive failure criterion to apply, the adhesive layer must be the weakest part of the total strength of the joint. In this study, failure loads were calculated using analytical and numerical methods for single-lap adhesive joints formed using brittle Araldite AV138 and ductile Araldite 2015 adhesives. The obtained analytical and numerical failure loads were compared with the results of experimental studies in the literature and the importance of adhesive plastic behavior in the selecting of adhesive failure criteria was revealed. It has been shown that the use of the Von Mises criterion in the brittle, high-strength AV138 adhesive, and the Global Yield criterion in the ductile Araldite 2015 adhesive is more appropriate than the other methods examined in this study.

 With the increasing use of adhesives in industrial applications, failure analysis studies have begun to be carried out on adhesive joints. The analysis studies provided important information for engineers in the design of bonded structures and contributed to the shaping of the designs. Initial studies to predict the strength of adhesive joints were conducted using analytical approaches. Following this, with the widespread use of the Finite Element Method, strength predictions of the adhesive joints began to be made comprehensively, without geometry limitations. There are many failure criteria for adhesives in the literature. When choosing a failure criterion, it is important to know whether the adhesive used is ductile or brittle. Additionally, for the adhesive failure criterion to apply, the adhesive layer must be the weakest part of the total strength of the joint. In this study, failure loads were calculated using analytical and numerical methods for single-lap adhesive joints formed using brittle Araldite AV138 and ductile Araldite 2015 adhesives. The obtained analytical and numerical failure loads were compared with the results of experimental studies in the literature and the importance of adhesive plastic behavior in the selecting of adhesive failure criteria was revealed. It has been shown that the use of the Von Mises criterion in the brittle, high-strength AV138 adhesive, and the Global Yield criterion in the ductile Araldite 2015 adhesive is more appropriate than the other methods examined in this study.

 Yapıştırıcıların endüstriyel uygulamalarda kullanımının artmasıyla birlikte, yapıştırma bağlantılarında hasar analiz çalışmaları yapılmaya başlanmıştır. Yapılan çalışmalar, yapıştırma bağlantılı yapıların tasarımında mühendisler için önemli bilgiler sunmuş ve tasarımların şekillenmesine katkı sağlamıştır. Yapıştırma bağlantılarının mukavemetini tahmin etmeye yönelik ilk çalışmalar analitik yaklaşımlar kullanılarak yapılmıştır. Bunu takiben, Sonlu Elemanlar Yönteminin yaygınlaşmasıyla birlikte, geometri sınırlaması olmaksızın, yapıştırma bağlantılarının dayanım tahminleri kapsamlı bir şekilde yapılmaya başlanmıştır. Yapıştırıcılar için literatürde çok sayıda hasar kriteri mevcuttur. Hasar kriteri seçiminde, kullanılan yapıştırıcının sünek veya gevrek yapıda olduğunun bilinmesi önemlidir. Ayrıca, yapıştırıcı hasar kriterinin uygulanabilmesi için, yapıştırıcı tabakasının, bağlantının toplam mukavemetinin en zayıf kısmı olması gerekir. Bu çalışmada, gevrek karakterli Araldite AV138 ve sünek yapıda olan Araldite 2015 yapıştırıcılar kullanılarak oluşturulan tek tesirli bindirme bağlantılarında analitik ve sayısal yöntemler kullanılarak hasar yükleri hesaplanmıştır. Elde edilen analitik ve sayısal hasar yükleri literatürdeki bir deneysel çalışma ile karşılaştırılarak, yapıştırıcı plastik davranışının, hasar kriteri seçiminde önemi gösterilmiştir. Çalışma sonucunda, gevrek karakterli yüksek dayanımlı AV138 yapıştırıcının kullanıldığı tek tesirli yapıştırma bağlantılarında Von Mises kriterinin, sünek yapıdaki Araldite 2015 yapıştırıcının kullanıldığı tek tesirli yapıştırma bağlantılarında ise Global Akma kriterinin kullanılmasının incelenen diğer yöntemlere göre daha uygun olduğu gösterilmiştir.

Article Details

An Investigation of Failure Criteria in Adhesive Joints

Authors:

İsmail Saraç

Publisher:

Van Yuzuncu Yıl University

Main Topics:

Makine Mühendisliğinde Optimizasyon Teknikleri | Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Tasarımı ve Makine Elemanları

Journal:

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.665-681

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2024

Document Language:

Turkish

Document ID (Org No.):

2001326193

pISSN:

1300-5413

Adhesive joints

Brittle adhesive

Ductile adhesive

Failure analysisGevrek yapıştırıcı

Hasar analizi

Sünek yapıştırıcı

Yapıştırma bağlantıları

Issues

Article Details

Authors: İsmail Saraç

Publisher: Van Yuzuncu Yıl University

Main Topics: Makine Mühendisliğinde Optimizasyon Teknikleri | Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Tasarımı ve Makine Elemanları

Journal: Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.665-681

Document Type: Article

Publication Date: 8/2024

Document Language: Turkish

Document ID (Org No.): 2001326193

pISSN: 1300-5413

Issues

Authors:

İsmail Saraç

Publisher:

Van Yuzuncu Yıl University

Main Topics:

Makine Mühendisliğinde Optimizasyon Teknikleri | Makine Mühendisliğinde Sayısal Yöntemler | Makine Tasarımı ve Makine Elemanları

Journal:

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.665-681

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2024

Document Language:

Turkish

Document ID (Org No.):

2001326193

pISSN:

1300-5413