تاثیر تنشهای پسماند حرارتی بر روی رشد ترک ناشی از خستگی بر روی پانلهای آلمینیومی ترمیم شده توسط مواد کامپوزیتی مختلف

در این پایان نامه اثر تنشهای پسماند حرارتی بر روی رشد ترک خستگی در صفحات آلومینیومی حاوی ترک که توسط وصله های کامپوزیتی بصورت نامتقارن ترمیم شده اند مورد مطالعه قرار گرفته است. یکی از روشهای رو به رشد افزایش عمر قطعات هواپیما ترمیم این قطعات توسط مواد کامپوزیتی می باشد که هر چند این روش دارای مزایای بسیاری می باشد دارای عیوبی نیز می باشد که از آن جمله می توان به ایجاد تنشهای پسماند حرارتی در مرحله پخت وصله اشاره نمود. این تنش ناشی از اختلاف ضریب انبساط حرارتی بین ترمیم کامپوزیتی و صفحه آلومینیومی ترمیم شده می باشد. این تنشهای پسماند اولیه باعث تغییر حوزه تنش در مرحله سرویس شده که نهایتا به کاهش کارایی ترمیم منجر می شود. ترک ایجاد شده واقع در مرکز صفحه بوده و نسبت به راستای بارگذاری دارای زایه صفر درجه می باشد. بررسی در دو فاز تجربی و عددی انجام گرفته است. در فاز تجربی نمونه های با ضخامت 29/2 میلیمتری و با الیاف ترمیم گرافیت و شیشه در دماهای پخت مختلف مورد توجه قرار گرفته اند که نهایتا نتایج بدست آمده از این تستها با نتایج حل عددی مقایسه شده اند. تحلیلهای سه بعدی انجام گرفته با استفاده از روش المانهای محدود و کد کامپیوتری توسعه داده شده با استفاده از زبان پارامتریک نرم افزار ansys صورت پذیرفته است. پارامترهای مکانیک شکست که جهت مطالعه رشد ترک مورد استفاده قرار گرفته اند. شامل نرخ رهایی انرژی کرنشی، g، و ضریب شدت تنش، k1 می باشند ک با استفاده از روش بهبود یافته مجازی بسته شدن نوک ترک در راستای ضخامت صفحات محاسبه می شوند. نتایج بدست آمده از رشد ترک در صفحات ترمیم شده شامل میزان عمر خستگی رشد ترک در صفحه ترمیم شده، انحنای لبه نوک ترک در راستای ضخامت می باشند. نتایج برای صفحات نازک و ضخیم که توسط وصله کامپوزیتی و در سیکل پختهای متفاوت ترمیم شده اند مورد ارزیابی قرار گرفته و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که عمر خستگی رشد ترک حاصل از تحلیلهای fem و تجربی در صفحات نازک تطابق خوبی با یکدیگر دارند. همچنین نشان داده می شود که شکل نوک ترک با در نظر گرفتن تنشهای پسماند حرارتی مطابقت بهتری با نتایج آزمایشگاهی دارد.