In this study, the bonding strengths of adhesively bonded joints are experimentally investigated. A series of lap-shear tests are conducted using single lap type adhesive joints. In order to analyse the joint fabrication factors that affected the bonding strength, the parametric tests are conducted with various thickness of adhesive, surface roughness and fillet of adhesive. In addition, for the comparative study with the welded joint, lap-shear tests using specimens with 2 welded sides and 4 welded sides are also carried out. The quantitative results of the strength analysis are summarized, and some proposals are made on setting up testing standards for adhesively bonded joints.
Seo, Do-Won;Kim, Hyo-Jin;Choi, Jun-Yong;Hoa, Vu cong;Lim, Jae-Kyoo
Proceedings of the KSME Conference
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2003.11a
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pp.1039-1044
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2003
Adhesive-bonded joints are widely used in the industry. Recently aircraft applications of adhesive bonding joints have been increased extensively in automobile and air industry. Because adhesives which are available for structural applications have been developed a lot and understanding of adhesive bonding has been improved so much. In this study, as the fundamental research of design of adhesive bonding joints, this study considers specimen shape are affect strength and durability of Al/Polymer lap joints. In this research, cross head speed difference were concerned to evaluate their effects on the adhesive strength. Cross head speed makes a change 0.05mm/min, 0.5mm/min, 5mm/min. The result is load-displacement diagram showed brittleness fracture tendency. Fracture tendency that is shown enough on stress distribution of trigonal single lap joint and trigonal edged single lap joint occur the inside of adhesive.
Kim, Myungjun;Kim, Yongha;Kim, Pyunghwa;Roh, Jin-Ho;Park, Jungsun
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.1
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pp.56-62
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2017
Because adhesively bonded joints are used in many structural systems, it is important to predict accurate adhesive strengths. Composite aircraft with many joints are easily exposed to low temperatures and high relative humidity. This paper presents a humidity aging effect on the adhesive strength of a composite single-lap joint (SLJ). The adhesive strength of the SLJ is predicted using a finite element analysis with a cohesive zone model (CZM) technique. The humidity aging effect is evaluated based on the adhesive strength and CZM parameters. A lap joint test is carried out on the composite SLJ specimens, which are exposed for four months of 100% R.H. at $25^{\circ}C$. The predicted strengths are in good agreement with experimental data, and the actual crack propagation is satisfactorily simulated using the local CZM technique.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.37
no.8
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pp.751-758
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2009
Failure strengths of composite single-lap adhesive joints were investigated with various parameters such as manufacturing method, overlap length and adherend thickness. A total of 335 single-lap joint specimens were tested under tension. Specimens were fabricated with 4 different manufacturing processes; cocuring without and with adhesive, secondary bonding and co-bonding. Each manufacturing process has 5 different overlap lengths and 4 different thicknesses, respectively. As expected, failure strength is higher in thicker adherend joints and lower in larger overlap length specimens. Interesting result is that the secondary bonded joints show the higher strength than the cobonded and cocured joints with adhesive, and give close or even higher strength compared with non-adhesive cocured case.
Kim, Ji-Wan;An, Woo-Jin;Seo, Kyeong-Ho;Choi, Jin-Ho
Composites Research
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v.35
no.5
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pp.322-327
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2022
Composite lap joints have been extensively used due to their excellent properties and the demand for light structures. However, due to the weak mechanical properties in the thickness direction, the lap joint is easily fractured. various reinforcement methods that delay fracture by dispersing stress concentration have been applied to overcome this problem, such as z-pinning and conventional stitching. The Z-pinning is reinforcement method by inserting metal or carbon pin in the thickness direction of prepreg, and the conventional stitching process is a method of reinforcing the mechanical properties in the thickness direction by intersecting the upper and lower fibers on the preform. I-fiber stitching method is a promising technology that combines the advantages of both z-pinning and the conventional stitching. In this paper, the static and fatigue strengths of the single-lap joints reinforced by the I-fiber stitching process were evaluated. The single-lap joints were fabricated by a co-curing method using an autoclave vacuum bag process and I-fiber reinforcing effects were evaluated according to adherend thickness and stitching angle. From the experiments, the thinner the composite joint specimen, the higher the I-fiber reinforcement effect, and Ifiber stitched single lap joints showed a 52% improvement in failure strength and 118% improvement in fatigue strength.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.14
no.5
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pp.62-73
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2005
The objects of this research are to establish the criteria of peel occurrence considering the shape of bond terminus and to compare the strength properties of adhesive joint of different three type such as butt joint, T-shape, and single lap Joints. The criteria of peel occurrence at the bond terminus was suggested. Peel loads of three type 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 stress singularity factor$(K_{prin})$ 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 $(K_{prin})$ can use as the criteria of peel occurrence at the bond terminus. (2) In the filleted model(e.g., single lap joint), principal stress has not affected singularity at the bond terminus. Average principal stress$(K_{av})$ 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.16
no.4
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pp.401-406
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2003
This paper deals with stress analysis of single-lap adhesive joints which have uncertain material properties. Basically, material properties have a certain amount of scatter and such uncertainties can affect the performance of joints. In this paper, the convex modeling is introduced to consider such uncertainties in calculating peel and shear stress of adhesive joints and the results are compared with those from the Monte Carlo simulation. Numerical results show that stresses increase when uncertainties considered, which indicates that such uncertainties should not be ignored for estimation of structural safety. Also, the results obtained by the convex modeling and the Monte Carlo simulation show good agreement, which demonstrates the effectiveness of convex modeling.
When a complex load such as torsion, low-speed impact, or fatigue load is applied, the properties in the thickness direction are weakened through microcracks inside the material due to the nature of the laminated composite material, and delamination occurs. To prevent the interlaminar delamination, various three-dimensional reinforcement methods such as Z-pinning and stitching, and structural health monitoring techniques that detect the microcrack of structures in real time have been continuously studied. In this paper, the single-lap joints with I-fiber stitching process were manufactured by a co-curing method and their strengths and failure detection capability were evaluated. AE and electric resistance method were used for detection of crack and failure signal and electric circuit for signal analysis was manufactured, and failure signal was analyzed during the tensile test of a single-lap joint. From the experiment, the strength of the single lap joint reinforced by I-fiber stitching process was improved by about 44.6% compared to the co-cured single lap joint without reinforcement. In addition, as the single-lap joint reinforced by I-fiber stitching process can detect failure in both the electrical resistance method and the AE method, it has been proven to be an effective structure for failure monitoring as well as strength improvement.
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.
Kim, Jung-Jin;Seong, Myeong-Su;Kim, Hong-Joo;Cha, Bong-Keun;Kweon, Jin-Hwe;Choi, Jin-Ho
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.9
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pp.841-850
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2008
Strength and failure of composite-to-aluminum rivetted, bonded, and rivet/bonding hybrid single-lap joints were investigated by experiment. A total of 82 joint specimens were tested with 3 different overlap lengths and 2 types of stacking sequence. FM73m adhesive film and NAS9308-4-03 rivet were used for hybrid joints. While failure loads of the bonded and hybrid joints increased as the overlap length increased, failure loads of the rivetted joints were not affected by the overlap length. Effect of the stacking sequence was not remarkable in the simple bonded or rivetted joints. Failure loads of the hybrid joints, however, showed the maximum of 30% difference depending on the stacking sequence. Major failure mode of the bonded and hybrid joints was the delamination of the composite adherend and failure mode of riveted joints was the rivet failure with local bearing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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