محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش t برای ورق های ترک دار ترمیم شده با وصله های کامپوزیتی و فلزی یک طرفه و دو طرفه

به دلیل ویژگی‌های ممتاز مواد مرکب مانند سبکی، استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خیلی خوب، استفاده از وصله‌های کامپوزیتی در ترمیم ورق‌های ترک خورده و دارای شکاف، روشی کارآمد را فراهم می‌کند. در این مقاله عملکرد وصله‌های متفاوت مشتمل بر وصله‌های کامپوزیتی و فلزی با محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش t با استفاده از روش المان محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی نقش خمش خارج از صفحه در عملکرد ترمیم با وصله‌های یک طرفه از اهداف مهم دیگر انجام این مطالعه بود. نتایج نشان داده است که هرچه وصله کامپوزیتی مستحکم‌تر باشد، کاهش ضرایب شدت تنش بیش‌تر خواهد بود. در نمونه‌های مورد بررسی وصله بورن/اپوکسی عملکرد بسیار بهتری نسبت به وصله شیشه/اپوکسی دارد.‌ به علاوه، الحاق وصله‌های یک طرفه و دوطرفه، تغییر مقادیر تنش t را به همراه داشته که این تغییر برای زاویه ترک 0 درجه، بیش‌ترین و برای زاویه ترک 45 درجه کم‌ترین است. افزایش ضخامت چسب نیز منجر به افزایش ضریب شدت تنش در ورق ترمیم شده می‌شود. در نهایت مشخص شد، خمش خارج از صفحه نقش بسیار مهمی در عملکرد ترمیم با وصله‌های کامپوزیتی یک طرفه دارد.

Computation of stress intensity factors and T- stress for cracks repaired by single and double composite and metallic patches

Due to various benefits of composite materials such as light weight, high strength and their excellent formability, the externally bonded composite patches have been proved to be a preferable method of repairing flaws and cracks in various engineering structures. In this paper, the behavior of various patches such as composite and metallic patches has been studied by calculating the stress intensity factor and the Tstress via 3D finite element method. The study of the outofplane bending role in repair of plates with singlesided patch is another aims of this research. The results showed that the higher stiffness of the composite patch leads to further reduction in stress intensity factor. It is found that in the studied specimens, the boron/epoxy patch has the better behavior compared with glass/epoxy one. Furthermore, using singlesided and doublesided patches leads to change in the Tstress value. The largest change achieved by the crack angle equals to 0 and the smallest on achieved by the crack angle equals to 45 degrees. Increasing the adhesive thickness leads to increasing the stressintensity factor in repaired plate. Finally, it is found that the outofplane bending has the significant effect on behavior of repair with singlesided composite patch.