The paper analyzes the problem of torsion in an adhesive non-tubular bonded single-lap joint. The joint considered consists of two thin rectangular section beams bonded together along a side surface. Assuming the materials involved to be governed by linear elastic laws, equilibrium and compatibility equations were used to arrive at an integro-differential relation whose solution makes it possible to determine torsional moment section by section in the bonded joint between the two beams. This is then used to determine the predominant stress and strain field at the beam-adhesive interface (stress field along the direction perpendicular to the interface plane, equivalent to the applied torsional moment and the corresponding strain field) and the joint's elastic strain (absolute and relative rotations of the bonded beam cross sections). All the relations presented were obtained in closed form. Results obtained theoretically are compared with those given by a three dimensional finite element numerical model. Theoretical and numerical analysis agree satisfactorily.
A methodology is presented for the failure prediction of composite single-lap bonded joints considering both of composite adherend failure and bondline failure. An elastic-perfectly plastic model of adhesive and a delamination failure criterion are used in the methodology. The failure predictions have been performed using finite element method and the proposed methodology. The failure prediction results such as failure mode and strength have very good agreements with the test results of joint specimens with various bonding methods and parameters. The influence of variations in the effective strength (that is, adhesion performance) and plastic behavior of adhesive on the failure characteristics of composite bonded Joints are investigated numerically. The numerical results show that optimal joint strength is archived when adhesive and delamination failure occur in the same time.
This paper is designed to estimate the adhesion strength of coating layer on galvannealed steel sheet using lap shear test. The single lap shear test is the most commonly used standard test for determining the strength of medium-strength and high strength bonds. The bond strength of bonded single lap joints on subjecting the substrates to loads is determined by lap shear forces in the direction of the bonded joint. In this study, specimen for adhesion strength test was made to attach coated sheet to cold rolled sheet and were heated in temperature of 180 for 20minutes. After test, detached parts of coatings on coated sheet were observed using SEM and EDX to identify substrate and complete detachment. The tested results showed that adhesive strength of coating is unrelated to anisotropy of sheet and is difficult to be extracted using conventional theory because of fine cracks of coating layers which were created during annealing process.
da Silva, Lucas F.M.;Ramos, J.E.;Figueiredo, M.V.;Strohaecker, T.R.
Journal of Adhesion and Interface
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v.7
no.4
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pp.1-9
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2006
The single lap joint is the most studied joint in the literature in terms of both theory and practice. It is easy to manufacture and the lap shear strength is a useful value for strength assessment and quality control. Simple design rules exist such as the one present in standard ASTM 1002 or in a recent paper by Adams and Davies. The main factors that have an influence on the lap shear strength are the type of adhesive, i.e. ductile or brittle, the adherend yield strength and the overlap length. The overlap increases the shear strength almost linearly if the adhesive is sufficiently ductile and the adherend does not yield. For substrates that yield, a plateau is reached for a certain value of overlap corresponding to the yielding of the adherend. For intermediate or brittle adhesives, the analysis is more complex and needs further investigation. In order to quantify the influence of the adhesive, the adherend and the overlap on the lap shear strength, the experimental design technique of Taguchi was used. An experimental matrix of 27 tests was designed and each test was repeated three times. The influence of each variable could be assessed as well as the interactions between them using the statistical software Statview. The results show that the most important variable on the lap shear strength is the overlap length followed by the type of adherend.
In this study, the finite element method was used to analyze the distribution of the adhesive shear stresses in the single-lap bonded joint of two plates 2024-T3 aluminum with and without defects. The effects of the adhesive properties (shear modulus, the thickness and the length of the adhesive were highlighted. The results prove that the shear stresses are located on the free edges of the adhesively bonding region, and reach maximum values near the defect, because the concentration of high stress occurs near this area.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.10
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pp.1841-1852
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1992
With the wide application of fiber-reinforced composite material in aircraft, space structures and robot arms, the design and manufacture of composite joints have become a very important research area because they are often the weakest areas in composite structures. In this study, the effects of the adhesive thickness, residual thermal stress on the torque capacity of the tubular single lap joints were studied. The torque capacity of the adhesive joints were experimentally determined and found to be inversely proprotional to the adhesive thickness. In order to match the experimental results to the theoretical analyses, the elastic-perfectly plastic material properties of the adhesive were used in the closed form solution. Also, the residual thermal stress of the joints were calculated by the finite element method and it was proved that the residual thermal stress could play an important role in the thick adhesive joints.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.1
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pp.143-150
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1998
The evaluation of joint fatigue strength of light weight materials for electrical vehicle body has been performed through single lap joint tests with the design parameters such as joint style, adherend, bonding overlap length and bonding thickness. Fatigue strength was evaluated through 5-Hz, tension-tension, load controlled test with the stress ratio zero value. It is experimentally observed that fatigue strength of joint increases for the increase of overlap length. The combinations of Al-Al and Al-FRP adherends show that fatigue strength of joint is hardly changed for the increase of bonding thickness, but FRP-FRP adherend specimen shows that fatigue strength of joint increases after decreases for the increase of bonding thickness. Al-Al adherend specimen has much higher fatigue length than Al-FRP and FRP-FRP adherend specimens. Riveting at adgesive bonded joint gives little effect on fatigue strength.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2004.10a
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pp.98-107
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2004
The objectives of this research are to establish the criteria of peel occurrence considering the shape of bond terminus and to compare the strength properties of some adhesive joints. The criteria of feel occurrence at the bond terminus was suggested. Peel loads of some adhesive joint(butt joint, T -shape specimen, single lap joint) were determined from tensile tests. Principal stress distributions of these joints were determined from finite element method analysis. Then, peel occurrence was estimated with intensity of stress singularity ' $K_{prin.}$' when the terminus shape was square, with average principal stress when the terminus shape was rounded. The conclusions are summarized as follows; (1) In the non-filleted model(e.g., butt joint, T-shape specimen), principal stress shows singularity at the bond terminus, intensity of stress(principal stress) singularity ' $K_{prin.}$&apso; can use as the criteria of peel occurrence at the bond terminus. (2) In the filleted model(e.g., single lap joint), principal stress doesn't show singularity at the bond terminus. Average principal stress can use as the criteria of peel occurrence at the bond terminus.'t show singularity at the bond terminus. Average principal stress can use as the criteria of peel occurrence at the bond terminus.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.36
no.1
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pp.57-65
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2023
A vibration response-based detection system was used to investigate the adhesive areas of single-lap joints using a nonlinear transformation approach for deep learning. In industry or engineering fields, it is difficult to know the condition of an invisible part within a structure that cannot easily be disassembled and the conditions of adhesive areas of adhesively bonded structures. To address these issues, a detection method was devised that uses nonlinear transformation to determine the adhesive areas of various single-lap-jointed specimens from the vibration response of the reference specimen. In this study, a frequency response function with nonlinear transformation was employed to identify the vibration characteristics, and a virtual spectrogram was used for classification in convolutional neural network based deep learning. Moreover, a vibration experiment, an analytical solution, and a finite-element analysis were performed to verify the developed method with aluminum, carbon fiber composite, and ultra-high-molecular-weight polyethylene specimens.
Adhesive bonding is currently widely used in many industrial fields, particularly in the aeronautics sector. Despite its advantages over mechanical joints such as riveting and welding, adhesive bonding is mostly used for secondary structures due to its low peel strength; especially if it is simultaneously exposed to temperature and humidity; and often presence of bonding defects. In fact, during joint preparation, several types of defects can be introduced into the adhesive layer such as air bubbles, cavities, or cracks, which induce stress concentrations potentially leading to premature failure. Indeed, the presence of defects in the adhesive joint has a significant effect on adhesive stresses, which emphasizes the need for a good surface treatment. The research in this field is aimed at minimizing the stresses in the adhesive joint at its free edges by geometric modifications of the ovelapping part and/or by changing the nature of the substrates. In this study, the finite element method is used to describe the mechanical behavior of bonded joints. Thus, a three-dimensional model is made to analyze the effect of defects in the adhesive joint at areas of high stress concentrations. The analysis consists of estimating the different stresses in an adhesive joint between two 2024-T3 aluminum plates. Two types of single lap joints(SLJ) were analyzed: a standard SLJ and another modified by removing 0.2 mm of material from the thickness of one plate along the overlap length, taking into account several factors such as the applied load, shape, size and position of the defect. The obtained results clearly show that the presence of a bonding defect significantly affects stresses in the adhesive joint, which become important if the joint is subjected to a higher applied load. On the other hand, the geometric modification made to the plate considerably reduces the various stresses in the adhesive joint even in the presence of a bonding defect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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