بررسی تجربی و عددی مود دوم شکست در نمونه‌های خمشی انتها ترک‌دار ناهم‌جنس (کامپوزیت/ فولاد)

تقویت موضعی خطوط لوله فلزی آسیب دیده با استفاده از کامپوزیت‌ها یکی از راهکارهای کارآمد می‌باشد. اتصال لایه کامپوزیتی به زیرلایه فلزی در این روش، یکی از مهمترین پارامترهای طراحی می‌باشد. لذا استخراج پارامترهای مهم در محل اتصال، کمک شایانی به مهندسان در طراحی و پیش‌بینی زمان شروع و توسعه ترک بین لایه‌ای در فصل مشترک لایه کامپوزیتی به زیرلایه فلزی می‌کند. در این مقاله، برای بررسی مود دوم شکست در این روش، به محاسبه ی تجربی و عددی نرخ رهاسازی انرژی کرنشی برشی بین لایه‌ای در اتصال فولاد/کامپوزیت پرداخته شده است. بر اساس استاندارد تجربی محاسبه نرخ انرژی کرنش مود دوم شکست astmd 7905 ، برای سه نمونه خمشی انتها ترک‌دار متقارن و نامتقارن آزمون تجربی انجام گرفته و رابطه‌ای برای محاسبه ضخامت هر جنس جهت داشتن نمونه‌های متقارن ارائه شده است. جهت اعتبا رسنجی رابطه محاسبه ضخامت از مدل‌سازی اجزای محدود نمونه‌های خمشی انتها ترک‌‌دار ناهم‌جنس به روش بستن مجازی ترک، استفاده شده که نتایج آن با نتایج آزمایش تطابق خوبی نشان داده است. مقایسه نتایج تجربی نشان می‌دهد که نرخ رهایی انرژی کرنشی نمونه‌های متقارن بیشتر از نمونه‌های نامتقارن و حدود 6/ 1 برابر آن است.

Experimental and Numerical Investigation of Second Mode of Failure in Unlike EndNotch Flexure Samples

Localized lamination using composites is one of the effective solutions to repair damaged metallic pipelines. The connection of composite repair to the metal substructure in this method is one of the most important design parameters. Therefore, deriving the important parameters at the junction will help engineers in designing and predicting the interlaminar crack initiation and propagation at the composite/metal interface. In this paper, to investigate the second mode of failure in this method, the strain energy release rate is calculated experimentally and numerically in a steel/composite bond. According to an experimental standard for calculating the second mode strain energy release rate, ASTMD7905, experimental tests are accomplished for three symmetric and asymmetric unlike endnotched flexure specimens and a relationship for the thickness of each material to have symmetric specimens is proposed. To validate the thickness calculation relationship, the finite element modeling of unlike samples using virtual crack closure technique is used which indicates the good agreement of experimental and numerical results. Comparing the experimental results showed that the strain energy release rate of symmetric samples is more than asymmetric ones and about 1.6 times as large.