تحلیل تجربی استحکام کمانشی صفحات آلومینیومی دارای شکاف مرکزی تقویت‌شده با وصله‏های کامپوزیتی لایه‏ای الیاف فلزی (FML)

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران

2 کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، داشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران

3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

چکیده

واماندگی در اثر کمانش یک پدیده متداول در ورق‏های تحت فشار است. هنگامی که ضخامت ورق نسبت به ابعاد دیگر آن کوچک باشد، این شکل از واماندگی اغلب می‏تواند بر واماندگی در اثر استحکام پیشی گیرد. امروزه یکی از پرکاربردترین انواع تعمیرات در این زمینه، استفاده از وصله‌های کامپوزیتی و چسباندن آن در محل عیب است. این وصله‌ها دارای مزایای مهمی از جمله: استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و رطوبت، وزن کم و مقاومت خستگی خوب می‌باشد. در این پژوهش به تحلیل تجربی بار بحرانی کمانشی صفحات آلومینیومی شکاف‏دار تعمیر شده توسط وصله‌های کامپوزیتی لایه‏ای الیاف فلزی (FML ) که تحت بارگذاری تک محوری فشاری قرار دارند، پرداخته شده است. به این منظور ورق‏هایی از جنس آلومینیوم Al2024T4 با شکاف‏های مرکزی مورد توجه قرار گرفته است. پارامترهایی که در این تحقیق روی آن‏ها مطالعه شده است، نحوه لایه‌چینی وصله کامپوزیتی، ضخامت و ابعاد وصله‌های کامپوزیتی لایه‏ای الیاف فلزی (FML) می‌باشد. نتایج نشان‏دهنده افزایش چشمگیر استحکام کمانشی قطعات تعمیر شده با این نوع وصله‏ها در مقایسه با قطعات شکاف‏دار بدون وصله است. با بهترین نحوه انتخاب پارامترها، استفاده از وصله منجر به ارتقای بار کمانشی قطعات تعمیر شده تا 13/44 درصد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Forrest PJ (1962) Fatigue of Metals. Addision-Wesly,  London.

[2] Baker A, Rose M, Jones K (2002) Advances in bonded composite repair of metallic. Aircr Struct 1: 145-153.

[3] Chue L, Liu CT (1995) The effects of laminated composite patch with different stacking sequences on bonded repair. Compos Eng 5(2): 223-230.

[4] Vogelesang LB, Vlot A (2000) Development of Fiber Metal Laminates for Advanced Aerospace. MATER PROC TECHNOL 103: 1-5.

[5] Paik JK, Kumar YV, Lee JM (2005) Ultimate strength of cracked plate element under axial compression or tension. Thin Wall Struct 43: 237-272.

[6] Bakhshandeh A (2005) Experimental studing grow crack of the aluminum plate by composite patching. Amir Kabir Univercity of  Technology, Tehran. (In Persian)

[7] Xiong JJ, Shenoi RA (2009) Integrated experimental screening of bonded composites patch repair schemes to notched aluminum-alloy panels based on static and fatigue strength concepts.  Compos Struct 83(3): 266-272.

[8] Sharifi MM, Khedmati MR, Hosseini Todeshki H (2009) Eigenvalue buckling fractured aluminum plates repaired with composite patches. Eighth Conference of Iranian Aerospace Society, Iranian Aerospace Society, Isfahan, Iran. (In Persian)

[9] Mazhari E, Shahidi AR (2011) Analysis of post buckling behavior of circular plates under uniform loading using rayleigh – ritz method. Mathematical Modelling, Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology 35(7): 3136-3153.

[10] Campilho RD, Moura MF, Ramantani DA, Morais JJ, Domingues J (2010) Buckling strength of adhesively-bonded single and double-strap repairs on carbon-epoxy structures. Compos Sci Technol 70(2): 371-379.

[11] Khalili SMR, Ghadjar R, Sadeghinia M, Mittal RK (2010) An experimental study on the Charpy impact response of cracked aluminum plates repaired with GFRP or CFRP composite patches. Compos Struct 89(2): 270- 274.

[12] Seifi R, Khodayari N (2011) Exprimental and numerical studies on buckling of crack thin- plates under full and partial comprission edge loading. Thin Wall Struct 49(12): 1504-151.

[13] Ashenai Ghasemi F, Mozafari Vanani L, Pourkamali Anaraki A (2011) A study on the Charpy impact response of the cracked aluminum plates repaired with FML composite patches. in The 4th European Conference For Aerospace Sciences (Eucass).

[14] Pourkamali A, Payganeh GH, Ashenai ghasemi F, Fallah A (2012) An experimental study on the tensile behavior of the cracked aluminum plates repaired with FML composite patches. International Conference on Aerospace, Mechanical,Automotiveand Materials Engineering.

[15] Akpinar S (2013) Effects of laminate carbon/epoxy composite patches on the strength of double-strap adhesive joints: experimental and numerical analysis. Materials and Design, Department of Mechanical Engineering 51: 501-512.

[16] Huntsman advanced materials data sheet for Araldite 2011, Aw 106- Hy 953. 2007. http://www.huntsman.com/advanced/materials.  (accessed April 10, 2013).

[17] Fallah Rahmatabadi A (2012) Numerical and experimental analysis of tensile behaviour of Aluminum panels repaired with FML composite patches (M.S. Thesis). Department of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran. (In Persian)

[18] ASM International Handbook Committee (1990) Properties and selection: nonferrous alloys and special-purpose materials. Vol 2. American Society for Metals (ASM) International, Ohio, USA.