FATIGUE OF ADHESIVE-BONDED COMPOSITE JOINTS WITH LASER-BASED SURFACE TREATMENT

FATIGUE OF ADHESIVE-BONDED COMPOSITE JOINTS WITH LASER-BASED SURFACE TREATMENT. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
M.Thesis Idris_Bello.pdf
Restricted to Repository staff only until 1 June 2021.

Download (2MB)

Arabic Abstract

تتعرض المفاصل المركبة بلاصق طوال خدمتها بشكل متكرر الى احمال دورية و بشكل معقد تؤدي بها الى الانكسار بسبب الإجهاد. لذلك هناك اهمية لتطوير منهجية للتحقيق في الضرر الناتج عن لإجهاد في المفاصل المركبة بلاصق. هناك عامل يؤدي دورا مهما في زيادة قوة وعمر الخدمة للمفاصل المركبة بلاصق وهو المعالجة السطحية. المعالجة السطحية تقوم بتصفية السطح من الشوائب بالإضافة الى تحسين قوة التماسك الميكانيكية للسطح الاصق. التحقيقات التجريبية اظهرت عدم فاعلية الطرق التقليدية للمعالجات السطحية وذلك لاعتمادها على مهارة العامل وتركها للشوائب بالإضافة الى كونها غير منتظمة. تهدف هذه الدراسة الى اختبار سلوك المفاصل المركبة بلاصق و المعالجة بتقنية فريدة (المعالجة الليزرية). تم اجراء اختبار لنمو الكسور الناجمة عن الإرهاق بأحمال متكررة و بمدى ثابت وتحليل نمو الانكسار بامتداد طول العينة وفقا لعلاقة قانون باريس. تم استخدام التحقيق التجريبي لاستنتاج إذا ما كانت طريقة المعالجة السطحية وأي معامل اخر لهم تأثير بليغ على الضرر الناتج عن الإجهاد. النتائج اوضحت ان العينات المعالجة بالليزر لديها طاقة أكبر لمقاومة التمزق او مستوى أعلى لمعدل الطاقة الازمة للكسر مقارنة بالمعالجات السطحية التقليدية المعتبرة. علاوة على ذلك العينات المعالجة بمستوى 30% من القوة القصوة لليزر ثاني اكسيد الكربون (LA) لديها مقاومة أكبر بـ 60% من العينات المعالجة بمستوى 10% من القوى القصوى لليزر ثاني اكسيد الكربون (LC).

English Abstract

Adhesive-bonded joints, during their service life, are frequently subjected to complex cyclic loading resulting in fatigue failures. Hence, there is a necessity to develop a reliable methodology to investigate the fatigue damage in adhesive-bonded joints of composite materials. An important factor which is often deliberated to increase the strength and service life of adhesive-bonded joints in composite materials is the surface pretreatment of the substrates. Surface pretreatment prevents surface contamination and improves the mechanical interlocking of the adherend surfaces. Experimental investigations have indicated the inefficacy of traditional surface treatments due to their labor intensity, non-uniformity and surface contamination. The aim of this research is to examine the fatigue behavior of adhesive-bonded composite joints with a unique surface pretreatment (laser treatment). The fatigue crack growth (FCG) testing was executed under a constant amplitude loading condition and the crack propagation along the length of the specimens was characterized using the Paris-law relation. The experimental investigations were then used to deduce if the pretreatment method used, and other loading parameters significantly affect the fatigue damage. The results indicated that the laser-treated samples generally have a higher tearing energy or maximum strain energy release rate compared to the other traditional surface pretreatments considered. Furthermore, the samples pretreated with 30% of the maximum CO2 laser power (LA) have about 60% higher resistance to crack growth compared to the samples pretreated with 10% of the maximum CO2 laser power (LC).

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Research
Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Albinmousa, Jafar
Committee Members: Lubineau, Gilles and Merah, Nesar
Depositing User: IDRIS BELLO (g201705250)
Date Deposited: 03 Jun 2020 15:25
Last Modified: 03 Jun 2020 15:25
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141580