Three dimensional stress analysis of adhesively bonded and multi pinned metal matrix composite plates Translated title: Dreidimensionale Spannungsanalyse von adhäsiv geklebten und mehrfach gepinnten Metallmatrix-Kompositplatten

Abstract

In this study, stress analyses have been performed for adhesively bonded and multi pinned metal matrix composite plates. The joint can be defined as hybrid structure providing various aims such as increasing loading capacity, corrosion resistance between plates etc. The finite element method was used for determination of three dimensional stresses acting on the hybrid joint. It is designed of metal matrix composite plates with epoxy adhesive and four pins. Both, the modeling and solution processes have been carried out using the ANSYS software which is well-known as a reliable finite element program. Stresses have been assumed as a consequence of tensile loadings at 80, 120, 160, 200, 240 N and uniform temperatures at 55, 65, 75, 85, 95 °C. According to the obtained analysis results, thermal stresses were especially concentrated around the pin holes. Hence, it has to be anticipated that any failure of the hybrid joint may start from pin hole zone firstly. Furthermore, the magnitudes of stresses were increased by increasing both, the tensile loading and the uniform temperature.

Kurzfassung

In der diesem Beitrag zugrunde liegenden Studie wurde eine Spannungsanalyse für adhäsiv geklebte und mehrfach gepinnte Metallmatrix-Kompositplatten durchgeführt. Die Verbindung kann hierbei als Hybridstruktur definiert werden, mit der verschiedene Ziele verfolgt werden, wie zum Beispiel die Erhöhung des Belastungsvermögens, des Korrosionswiderstands zwischen den Platten, usw. Zur Bestimmung der dreidimensionalen Spannungen in der Hybridverbindung wurde die Finite Elemente Methode angewandt. Es wurden hierzu Metallmatrix-Kompositplatten geklebt mit Epoxidklebstoff und vier Pinnbefestigungen verwendet. Der Modellierungs- und der Lösungsprozess wurden mittels der ANSYS-Software durchgeführt, die als perfektes Finite Elemente Analyseprogramm bekannt ist. Die Spannungen wurden als Folge verschiedener Lasten von 80, 120, 160, 200 und 240 N sowie bei gleichförmigen Temperaturen von 55, 65, 75, 85 und 95 °C ermittelt. Entsprechend der gewonnenen Analyseergebnisse konzentrierten sich die thermischen Spannungen besonders um die Pinnlöcher. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein Versagen der Hybridverbindung zuerst in der Zone um das Pinnloch auftritt. Darüber hinaus nahm die Höhe der Spannungen durch Zunahme der Zugbeanspruchungen und der gleichförmigen Temperatur zu.