بهینه سازی توپولوژی وصله در ترمیم چسبی نامتقارن ورق های ترک دار فلزی

ترمیم چسبی ترک‌های موجود در سازه‌های فلزی از طریق چسباندن وصله، به دلیل مقاومت زیاد، سهولت و سرعت انجام کاربرد زیادی پیدا کرده است. بدیهی است که کارآیی این ترمیم متاثر از شکل وصله است. در این تحقیق به بهینه‌سازی شکل وصله با ضخامت ثابت، در ترمیم چسبی نامتقارن یک ورق آلومینیومی با ترک مرکزی، تحت کشش تک‌محوره عمود بر امتداد ترک، پرداخته شده است. بدین منظور از الگوریتم بهینه‌سازی توپولوژی بر پایه همگن سازی توزیع چگالی انرژی کرنشی استفاده شده است. مدل اامان محدود سه‌لایه‌ای دوبعدی نبولسی و مال برای مدل‌سازی و تحلیل سیستم ترمیم به کار گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که کارآیی شکل بهینه حاصل از این الگوریتم در کاهش انرژی کرنشی آزاد شده در نوک ترک در واحد افزایش طول ترک، که یک معیار کارآیی ترمیم است، متاثر از ابعاد فضای هندسی اولیه طراحی نسبت به طول ترک، و حجم آن نسبت به حجم ماده وصله است. لذا با انتخاب مناسب فضای اولیه، شکل بهینه حاصل از این الگوریتم، هم از دیدگاه معیار کارآیی ترمیم و هم از دیدگاه ساخت مطلوب است.

topology optimization of patch in unsymmetric bonded repair of cracked metal sheets

bonded repair of cracks by gluing patches in metal structures has been widely used due to high strength and speed, and easiness.obviously, the efficiency of this repair is affected by the shape of the patch. in this research, the shape of the patch with constantthickness is optimized in the unsymmetric bonded repair of an aluminum plate with a central crack, under uniaxial tensionperpendicular to the crack. for this purpose, a topology optimization algorithm based on the strain energy density homogenizationhas been used. the two-dimensional three-layer finite element model of naboulsi and maal has been used to model and analyze therepair system. the results show that the optimal shape efficiency of this algorithm in reducing the strain energy released at the cracktip per unit of crack extension is affected by the dimensions of the design initial geometric space relative to the crack length and itsvolume relative to the patch material volume. it is a efficiency criterion of repair. therefore, with the appropriate selection of theinitial space, the optimal shape of this algorithm is desirable both from the point of view of the repair efficiency criterion and fromthe point of view of construction.