علوم و فناوری کامپوزیت

بررسی تجربی کیفیت سطح در صفحات آلومینیوم ترک خورده تقویت شده با وصله کامپوزیتی تحت بارگذاری خستگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد ، مهندسی مکانیک ، دانشگاه تهران، تهرا ن

2 دانشیار ، مهندسی مکانیک ، دانشگاه تهران، تهرا ن

3 استادیار ، مهندسی مکانیک ، دانشگاه تهران، تهرا ن.

چکیده

برای جلوگیری صدمات ناشی از خستگی در تجهیزات و سازه‌های ترک‌خورده، ترمیم به عنوان راهکاری مناسب شناخته شده است. از بهترین روش‌ها برای ترمیم قطعات ترک خورده، استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری و اتصال با استفاده از چسب می‌باشد. در این مقاله به بررسی اثر کیفیت سطح در عمر خستگی قطعات ترمیم شده با وصله کامپوزیتی پرداخته می‌شود. صفحه ترک خورده از آلومینیوم 1050 با ترک لبه‌ای می‌باشد و ترمیم مورد استفاده به صورت یک طرفه بوده است. از الیاف شیشه حصیری شکل به عنوان وصله و از چسب آرالدیت برای اتصال وصله به قطعه ترک خورده استفاده شده است. نتایج آزمایش تجربی نشان می‌دهد که ایجاد زبری کم با استفاده از کاغذ سنباده 600 می‌تواند باعث افزایش عمر % 7 در قطعات ترمیمی شود. اما با افزایش مقدار زبری از این مقدار، عمر قطعات از حالت پایه (حالت زبر نشده) کمتر می‌گردد؛ تا جایی که قطعات زبر شده با کاغذ سنباده 40 منجر به کاهش عمر در حدود % 25 می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of surface finishing in cracked aluminum plates reinforced by composite patch under fatigue loading

نویسندگان [English]

  • Mahdi Najafpour Mollabashi 1
  • Majid Safarabadi 2
  • Mojtaba Haghighi Yazdi 3

1 School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran

2 School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.

3 School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.

چکیده [English]

To prevent fatigue damages in cracked equipment and structures, the repair is known as a proper method. One of the best practices for repairing cracked plates is using polymer composites with adhesive bonding joints. In this paper, the effects of surface finishing on fatigue life of repaired plates with the composite patch were investigated. The single edge cracked plate was made of aluminum 1050 and the repair was applied for one side of the plate. The woven fiberglass was used as a patch and it was jointed to the cracked plate by Araldite adhesive. In this case, the roughened surface by sandpaper No.40 increased the plate properties by 55%. Also, the experimental results revealed that making low roughness on the cracked plate using sandpaper No.600 increases the life cycles by 7%. However, a higher value of roughness reduced the life cycles of repaired plates compared to the base case (plates without roughness) up to 25%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite patch
  • Fatigue crack propagation
  • Roughness
  • Cohesive joint
  • Stress intensity factor
مراجع
[1] Duong, C. N. and  Wang, C. H., “Composite Repair: Theory and Design“,  Elsevier, 2010.
[2] Chue, C.-H. and  Liu, T. J.-C., “The Effects of Laminated Composite Patch with Different Stacking Sequences on Bonded Repair“ Composites Engineering, Vol. 5, No. 2, pp. 223-230, 1995.
[3] Denney, J. J., “Fatigue Response of Cracked Aluminum Panel with Partially Bonded Composite Patch“, Air Force Inst Of Tech Wright-Patterson Afb Oh,  pp. 1995.
[4] Tavakkolizadeh, M. and  Saadatmanesh, H., “Fatigue Strength of Steel Girders Strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymer Patch“ Journal of structural engineering, Vol. 129, No. 2, pp. 186-196, 2003.
[5] Khalili, S., Ghadjar, R., Sadeghinia, M. and  Mittal, R., “An Experimental Study on the Charpy Impact Response of Cracked Aluminum Plates Repaired with Gfrp or Cfrp Composite Patches“ Composite Structures, Vol. 89, No. 2, pp. 270-274, 2009.
[6] Bouiadjra, B. B., Benyahia, F., Albedah, A., Bouiadjra, B. A. B. and  Khan, S. M., “Comparison between Composite and Metallic Patches for Repairing Aircraft Structures of Aluminum Alloy 7075 T6“ International Journal of Fatigue, Vol. 80, pp. 128-135, 2015.
[7] Schubbe, J. J., Bolstad, S. H. and  Reyes, S., “Fatigue Crack Growth Behavior of Aerospace and Ship-Grade Aluminum Repaired with Composite Patches in a Corrosive Environment“ Composite Structures, Vol. 144, pp. 44-56, 2016.
[8] Aljabar, N., Zhao, X., Al-Mahaidi, R., Ghafoori, E., Motavalli, M. and  Powers, N., “Effect of Crack Orientation on Fatigue Behavior of Cfrp-Strengthened Steel Plates“ Composite Structures, Vol. 152, pp. 295-305, 2016.
[9] Kumar, A. M. and  Hakeem, S., “Optimum Design of Symmetric Composite Patch Repair to Centre Cracked Metallic Sheet“ Composite Structures, Vol. 49, No. 3, pp. 285-292, 2000.
[10] Bouiadjra, B. B., Bouanani, M. F., Albedah, A., Benyahia, F. and  Es-Saheb, M., “Comparison between Rectangular and Trapezoidal Bonded Composite Repairs in Aircraft Structures: A Numerical Analysis“ Materials & Design, Vol. 32, No. 6, pp. 3161-3166, 2011.
[11] Fekih, S., Albedah, A., Benyahia, F., Belhouari, M., Bouiadjra, B. B. and  Miloudi, A., “Optimisation of the Sizes of Bonded Composite Repair in Aircraft Structures“ Materials & Design, Vol. 41, pp. 171-176, 2012.
[12] Wu, C., Zhao, X., Duan, W., Emdad, M. R. and  Al-Mahaidi, R., “Fatigue of Center Cracked Steel Plates with Uhm Cfrp Plate Strengthening“ in Proceeding.
[13] Rahmani Kalestan, M., Moayeri Kashani, H., Pourkamali Anaraki, A. and  Ashena Ghasemi, F., “Experimental and Numerical Investigation of Fatigue Crack Growth in Aluminum Plates Repaired by Fml Composite Patch“ International Journal of Structural Integrity, Vol. 5, No. 4, pp. 242-252, 2014.
[14] Yu, Q., Zhao, X., Chen, T., Gu, X. and  Xiao, Z., “Crack Propagation Prediction of Cfrp Retrofitted Steel Plates with Different Degrees of Damage Using Bem“ Thin-Walled Structures, Vol. 82, pp. 145-158, 2014.
[15] Shibuya, Y., Fujimoto, S., Aoki, D., Sato, M., Shirahata, H., Fukunaga, H. and  Sekine, H., “Evaluation of Crack Growth in Cracked Aluminum Panels Repaired with a Bonded Composite Patch under Cyclic Loading“ Advanced Composite Materials, Vol. 10, No. 4, pp. 287-297, 2001.
[16] Chung, K.-H. and  Yang, W.-H., “A Study on the Fatigue Crack Growth Behavior of Thick Aluminum Panels Repaired with a Composite Patch“ Composite Structures, Vol. 60, No. 1, pp. 1-7, 2003.
[17] Errouane, H., Sereir, Z. and  Chateauneuf, A., “Numerical Model for Optimal Design of Composite Patch Repair of Cracked Aluminum Plates under Tension“ International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol. 49, pp. 64-72, 2014.
[18] Jian-Bin, H., Xu-Dong, L. and  Zhi-Tao, M., “Fatigue Behavior of Thick Center Cracked Aluminum Plates Repaired by Two-Sided Composite Patching“ Materials & Design, Vol. 88, pp. 331-335, 2015.
[19] Hosseini, K., Safarabadi, M., Ganjiani, M., Mohammadi, E. and  Hosseini, A., “Experimental and Numerical Fatigue Life Study of Cracked Al Plates Reinforced by Glass/Epoxy Composite Patches in Different Stress Ratios“ Mechanics Based Design of Structures and Machines, pp. 1-17, 2020.
[20] AZOM, 2018.
علوم و فناوری کامپوزیت
دوره 7، شماره 4
اسفند 1399
صفحه 1171-1176
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار