ÇEKME YÜKÜ UYGULANMIŞ BORU YAPIŞTIRMA BAĞLANTILARINDA BİNDİRME UÇ GEOMETRİSİNİN BAĞLANTI DAYANIMINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Öz

Yapıştırma bağlantıları, farklı bağlantı geometrilerinde oluşturulabilmektedir. Yapıştırma bağlantı tasarımlarında yoğun bir şekilde kullanılan ve üzerinde çok sayıda araştırma yapılmış yapıştırma bağlantı şekillerinden birisi de tek tesirli bindirme bağlantılarıdır. Yapılan çalışmalar sonucunda tek tesirli bindirme bağlantılarının bindirme uçlarında oluşan gerilme yığılmalarının hasarın oluşmasında etkin rol oynadığı belirtilmiştir. Tek tesirli bindirme bağlantılarında, bindirme uçlarında, malzeme azaltılması yapılmasının gerilme yığılmalarını düşürdüğü ve bunun sonucu olarak bağlantı dayanımının arttığı yapılan çalışmalardan anlaşılmaktadır. Dolayısıyla, yapıştırılan malzemelerin bindirme uçlarında malzeme azaltılmasının, farklı bağlantı geometrilerinde dayanıma etkisinin araştırılması önemli olmaktadır. Yapılan bu çalışmada, çekme yüküne maruz bırakılmış boru yapıştırma bağlantıları modellenerek, yapıştırılan boruların bindirme bölgesindeki farklı uç geometrilerinin bağlantı mukavemetine etkisi bir sonlu elemanlar analiz programı olan ANSYS kullanılarak araştırılmıştır. Yapılan çalışmada ilk olarak yapıştırılan boruların uç kısımlarındaki et kalınlığının bağlantı dayanımına etkisi araştırılmıştır. Daha sonra, borunun bindirme bölgesi boyunca et kalınlığı, bindirme ucundan itibaren farklı uzunluklarda modellenerek boru ucu uzunluk değişiminin bağlantı dayanımına etkisi çekme yükü altında araştırılmıştır. Sonuç olarak bu çalışma şartlarında ideal tasarımın Model-4 tasarımı olduğu bulunmuştur. Bu tasarımda yapıştırma bağlantılarında kritik bölge olan yapıştırıcı tabakasının dayanımı % 20,5 oranında artmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Boru yapıştırma bağlantısı
• hasar analizi
• bindirme uç geometrisi

The investigation of the effect of the overlap end geometry on the joint strength in pipe bonding joints with tensile load

Abstract

The adhesive bonding joints can be created in different connection geometries. One of the forms of adhesive bonding joints, which has been used extensively in bonding designs and has been researched, is single lap joints (SLJs). As a conclusion of the studies carried out, it has been stated that the stress accumulation on the overlap ends of the SLJs plays an effective role in the formation of the failure. It is understood from the studies that the reduction of the material on the overlap ends decreases the stress accumulation in the SLJs, and as a result, the strength of the SLJs increased. Therefore, it is critical to examine the effect of material reduction on the overlap ends of the adhered materials on strength in different joints geometries. In this study, pipe bonding joints exposed to tensile load were modeled and the effect of different end geometries of the adhered pipes on the bond strength was investigated using ANSYS, a finite element analysis software. In the study, firstly, the effect of the wall thickness at the ends of the adhered pipes on the bond strength was investigated. The wall thickness along the overlap line of the pipe was modeled in different lengths from the overlap end and the effect of the pipe end length change on the bond durability was examined under tensile load. Eventually, it was obtained that the ideal design in these working conditions was the Model-4 design. In this design, the strength of the adhesive layer, which is the critical region in bonding joints, has increased by 20.5%.

Keywords

• Pipe bonding joint
• failure analysis
• overlap end geometry

References

1. Akpınar, S., 2014, “The strength of the adhesively bonded step-lap joints for different step numbers”, Composites Part B, Cilt 67, Sayı 1, ss. 170-178.
2. Akpınar, S., 2019, “The effect of adherend thickness and width on fracture behavior in adhesively bonded double cantilever beam joints”, European Mechanical Science, Cilt 3, Sayı 3, ss. 83- 87.
3. Aydın, M.D., Akpınar, S., Özel, A., Erdoğan, S., 2015, “Kayma yüküne maruz yapıştırma bağlantılarından yapısal yapıştırıcıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi”, Mühendis ve Makine, Cilt 56, Sayı 668, ss. 48-55.
4. Çalık, A., 2016, “Effect of adherend shape on stress concentration reduction of adhesively bonded single lap joint”, Engineering Review, Cilt 36, Sayı 1, ss. 29-34.
5. Çalık, A., Yıldırım, S., 2017, “Effect of adherend recessing on bi-adhesively bonded single-lap joints with spew fillet”, Sadhana, Cilt 42, Sayı 3, ss. 317–325.
6. Kossakowski, P.G., Wcislik, W., 2018, “Numerical simulation of material damage for structural steels S235JR and S355J2G3”, Advances in Computational Design, Cilt 3, Sayı 2, ss. 133-146.
7. Malag, L., Kukielka, L., 2007, “Hybrid method to determinate the states of deformation and stress in material during the tensile test”, Proc. Appl. Math. Mech., Cilt 7, Sayı 1, ss. 2090025– 2090026.
8. Özel, A., Yazıcı, B., Akpınar, S., Aydin, M.D., Temiz, Ş., 2014, “A study on the strength of adhesively bonded joints with different adherends”, Composites Part B, Cilt 62, Sayı 1, ss. 167-174.

9. Pinto, A.M.G., Ribeiro, N.F.Q.R., Campilho, R.S.D.G., Mendes, I.R., 2014, “Effect of Adherend Recessing on the Tensile Strength of Single Lap Joints”, The Journal of Adhesion, Cilt 90, Sayı 8, ss. 649-666.
10. Solmaz, M.Y., 2008, Yapıştırıcı İle Birleştirilmiş Bağlantıların Mekanik Analiz ve Tasarımları, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
11. Solmaz, M.Y., Turgut, A., 2011, “An experimental and numerical study on the effects of taper angles and overlap length on the failure and stress distribution of adhesively bonded single lap joints”, Math Comput Appl, Cilt 16, Sayı 1, ss. 159-170.
12. Şekercioğlu T., 2018, Makine Elemanları Hesap Şekillendirme, Birsen Yayın Evi, İstanbul, Türkiye, 96-97.
13. Temiz, Ş., Özel, A., Aydın, M.D., 2005, “The effect of adherend thickness on the failure of adhesively bonded single lap joints”, J Adhes Sci Technol, Cilt 19, Sayı 8, ss. 705-718. https://ansyshelp.ansys.com, ziyaret tarihi 17 Ocak, 2020.