افزایش استحکام ورقی با ترک زاویه دار به کمک لایه های ترمیمی کامپوزیتی
Abstract
افزایش عمر کاری سازه های آسیب دیده و ترکدار، موضوع تحقیقات بسیاری را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است. در این راستا، مطالعات متعددی پیرامون افزایش استحکام و دوام مکانیکی سازه های فلزی ترکدار، با استفاده از روشی کارآمد انجام گرفته است. نشان داده شده است که استفاده از روش چسباندن تقویت کننده های کامپوزیتی بر روی سازه های ترکدار، به دلیل وزن کم و همچنین استحکام و سفتی زیاد مواد کامپوزیتی، دارای مزایای زیادی نسبت به دیگر روش های ترمیم می باشد. محققان متعددی مزایای استفاده از این روش تقویت کننده را با انجام آزمایشات مختلف استاتیکی و خستگی بر روی قطعات ترمیم شده، مورد بررسی قرار داده اند. عمده این مطالعات تحت شرایط مود i خالص ترک (حالت مربوط به بازشدگی دهانه های ترک) انجام گرفته است، در صورتی که در بسیاری از شرایط واقعی بارگذاری در سازه های مهندسی، قطعات ترکدار در معرض مود ترکیبی i/ii قرار می گیرند. در تحقیق ارایه شده در قالب این پایان نامه، تاثیر وصله تقویت کننده کامپوزیتی بر استحکام شکست برخی از نمونه های ترمیم شده، تحت شرایط مود i خالص و مود ترکیبی i/ii بارگذاری، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مدل المان محدود سه بعدی از قطعات تقویت شده، تهیه گردید تا تاثیر وصله کامپوزیتی بر مقدار پارامتر های نوک ترک، یعنی: ki، kii و تنش t بررسی گردد. همچنین زاویه گسترش ترک و استحکام شکست نمونه های تقویت شده، با جایگذاری نتایج حاصل از تحلیل المان محدود در معیار شکست بیشترین تنش کششی، محاسبه شد. در ادامه این تحقیق، تاثیر برخی از پارامتر های هندسی و مکانیکی وصله کامپوزیتی (شامل جنس، ضخامت، ابعاد و زاویه چیدمانی ورق کامپوزیتی) و همچنین مشخصات چسب (شامل سفتی برشی و ضخامت لایه چسب)، بر کارایی وصله ترمیم کننده کامپوزیتی بررسی شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که چسباندن وصله تقویت کننده کامپوزیتی بر روی قطعات ترکدار، از کارایی بالایی برای افزایش استحکام سازه های آسیب دیده، تحت شرایط مختلف بارگذاری برخوردار می باشد.