Yapıştırıcı ile birleştirilmiş T-tipi bağlantıların sonlu elemanlar metodu kullanarak analiz ve tasarımı

Endüstriyel yapıştırıcıların fiziksel ve mekanik özelliklerindeki gelişmelerden dolayı yapıştırıcı ile bağlama tekniği birçok mühendislik sahasında başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Yapıştırıcı ile çok ince metallerin birleştirilmesi ve hafif bir bağlantı elde edilmesi mümkündür. Geleneksel metotlara göre sahip olduğu avantajlarından dolayı, yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantılar birçok araştırmacı tarafından klasik analitik metot ve sonlu elemanlar metodu kullanılarak incelenmiştir. Tek ve çift bindirme bağlantıları basit geometriye sahip olmalarından dolayı ayrıntılı bir şekilde analiz edilmiştir. Analizler yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantıların soyulma gerilmelerine karşı dayanımının zayıf olduğunu, yapıştırıcı ucu civarında yüksek gerilme yığılmalarının meydana geldiğini göstermiştir. İlk çalışmalarda yapıştırıcı tabakası dörtgen uçlu olarak kabul edilmiştir. Ancak gerçek bağlantılar dörtgen yapıştıncı ucuna sahip olmazlar aksine bağlantı imal edilirken basınç altında sıkıştırılan iki plaka arasındaki yapıştırıcı tabakası uçlarında üçgenimsi şekil alan yapıştırıcı birikintileri oluşur. Yapıştırıcı birikintisinin artan boyutlarının yapıştırıcı serbest uçlarındaki yüksek gerilmelerin azaltılmasında oldukça önemli bir etkiye sahip olduğu photoelastik ve sonlu elemanlar metodu ile gösterilmiştir. Bu nedenle bu tip bağlantıların analizinde ihmal edilemezler. Bu çalışmada kompozit ve plastik malzemelerin metallerle birleştirildiği deniz yapılarında ve çelik konstrüksiyonlarında yaygın bir şekilde kulllanılan iki farklı T-bağlantının gerilme ve direngenlik analizleri yapılmıştır. Analizler iki sınır şartı ve çeşitli yükleme şartları için gerçekleştirilmiştir. Çalışmada yapıştırılan plaka, köşe destek malzemeleri ve yapıştırıcı izotropik lineer elastik malzeme olarak kabul edilmiş olup, yapıştırıcı tabakası uçlarında sıkıştırmadan dolayı oluşan yapıştırıcı birikintilerinin varlığı dikkate alınmıştır. Bu tür problemlerinIV çözümü için güçlü bir sayısal metod olan sonlu eleman tekniği seçilmiştir. Bu amaçla SDRC l-DEAS ve MSC/NASTRAN yazılımları kullanılmış olup, tüm hesaplamalar Birmingham Üniversitesi Makina ve İmalat Mühendisliği Bölümünde istihdam edilmiş HP Apollo Domain 3500 ve 4500 bilgisayarların da yapılmıştır. Çalışma iki ana bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, dikey bir plakanın aynı malzemeden yapılmış iki köşe desteği ile desteklendiği bir T-bağlantısının gerilme ve direngenlik analizleri gerçekleştirilmiştir. Bağlantı sabit ve esnek zeminler için üç yükleme altında analiz edilmiş olup destek boylarının kritik gerilmeler ve bağlantı direngenliği üzerindeki tesirleri araştırılmıştır. Neticeler ışığında plaka kalınlığına izafeten destekler boyutlandırılmıştır. İkinci bölümde birinci bağlantıya alternatif bir T-bağlantısı sunulmuştur. Bu bağlantıda dik plaka ucundan bükülerek bir desteğe sahip olması sağlanmış, ilaveten bir köşe desteği ile desteklenmiştir. Bu bağlantıda daha az malzeme kullanılmış olup daha hafif bir bağlantı elde edilmiştir. Birinci tip T-bağlantısında olduğu gibi bu bağlantı tipi de esnek ve rijit zeminler için dört yükleme altında analiz edilmiştir. Destek boylarının bağlantı ve yapıştırıcı gerilmeleri üzerine etkisi araştırılmış, ayrıca bağlantının direngenlik analizi yapılmıştır.