عنوان

بررسی تأثیر استفاده از وصله کامپوزیتی در کاهش ضریب شدت تنش ورق آلومینیومی ضخیم ترک‌خورده به روش المان محدود توسعه‌یافته

Number

پ۲۸۶۸۸

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

بررسی تأثیر استفاده از وصله کامپوزیتی در کاهش ضریب شدت تنش ورق آلومینیومی ضخیم ترک‌خورده به روش المان محدود توسعه‌یافته

First Statement of Responsibility

سجاد برزگر خاناپشتانی

Name of Publisher, Distributor, etc.

فنی ومهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۸۶ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی هوافضا گرايش سازه های هوایی

Date of degree

۱۴۰۱/۱۱/۱۱

Text of Note

در پژوهش حاضر به بررسی و مطالعه عددی تاثیر استفاده از وصله‌ کامپوزیتی برای بهبود عمر خستگی پنل‌ ترک‌دار ضخیم آلومینیوم آلیاژی از جنس AA7075-T6 پرداخته شده است.از نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس برای شبیه‌سازی عددی مرحله تحلیل تنش ، مرحله گسترش ترک خستگی و از تست دیگران برای صحت سنجی استفاده شده است. به منظور مدلسازی گسترش ترک خستگی، روش XFEM بر پایه استفاده از معادله پاریس بکار گرفته شد. با توجه به ضخیم بودن پنل، از دو روش مدلسازی جبهه ترک به صورت مستقیم و مورب برای مدلسازی ترک استفاده شد. همچنین مقادیر فاکتور شدت تنش در راستای ضخامت پنل در 6 طول ترک 5 ، 10، 15، 20 ، 25 و 30 میلیمتری برای سه نمونه مورد بررسی مطالعه شد. نتایج حاصل از تحلیل‌های عددی و تجربی مورد مقایسه قرار گرفت و تاثیر وصله‌ کامپوزیتی و تکنیک مدلسازی ترک بر نتایج عمر خستگی، گسترش ترک و فاکتور شدت تنش مورد بررسی قرار گرفت. با مقایسه نتایج بدست آمده از تحلیل‌های عددی و نتایج تجربی مشخص شد که نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی انجام گرفته در تناسب خوبی با نتایج تجربی می‌باشند. مشخص شد که شبیه‌سازی گسترش ترک به واسطه ترکیب روش XFEM و استفاده از معادله پاریس می‌تواند به خوبی روند گسترش ترک خستگی و عمر خستگی پنل‌های ترک‌دار ترمیم شده با وصله‌ کامپوزیتی را برآورد کند. مطابق با نتایج تجربی، استفاده از وصله کامپوزتی، به طور میانگین منجر به افزایش 317 درصدی عمر خستگی می‌گردد. بر اساس نتایج بدست آمده مشخص شد که مدلسازی جبهه ترک به صورت مورب منجر به نتایج دقیق‌تر به نتایج تجربی می‌شود. مقادیر خطای شبیه‌سازی عددی برای سه نمونه پنل ترک‌دار بدون ترمیم، پنل ترک‌دار ترمیم شده با وصله کامپوزیتی در حالت مدلسازی ترک با جبهه ترک یکنواخت و پنل ترک‌دار ترمیم شده با وصله کامپوزیتی در حالت مدلسازی ترک با جبهه ترک مورب به ترتیب برابر با 8 ، 16.3 و 1/3 درصد حاصل شد.

Text of Note

Abstract:In the current research, the effect of using composite patch to improve the fatigue life of thick cracked aluminum panel of AA7075-T6 alloy has been investigated and numerically studied. Abaqus finite element software has been used for the numerical simulation of the stress analysis and the fatigue crack propagation stages. In order to model fatigue crack propagation, the Extended Finite Element Method (XFEM) method was used based on the Paris equation. Due to the thickness of the panel, two crack front modeling techniques, uniform and skew, were used for crack modeling. Also, the values of the stress intensity factor along the thickness of the panels in 6 crack lengths of 5, 10, 15, 20, 25 and 30 mm were studied for the three investigated samples. The results of the numerical analyzes were compared with the experimental results, and the effect of the composite patch and crack front modeling technique on the results of fatigue life, crack propagation and stress intensity factor was investigated. By comparing the results obtained from the numerical analysis and the experimental results, it was found that the results obtained from the numerical simulation are in good agreement with the experimental results. It was found that the simulation of crack propagation by combining the XFEM method and using the Paris law can well estimate the fatigue crack propagation process and the fatigue life of cracked panels repaired with composite patch. According to the results, the use of composite patch leads to a 317% increase in panel fatigue life on average. Based on the obtained results, it was found that skew crack front modeling leads to more accurate results and closer to the experimental results. Numerical simulation error values for three samples of unrepaired cracked panel, repaired cracked panel with composite patch in crack modeling mode with uniform crack front and cracked panel repaired with composite patch in crack modeling mode with skew crack front are respectively equal to 8 , 16.3 and 3.1% were obtained.

Variant Title

Investigation of the effect of using a composite patch on reducing the stress intensity factor of thick cracked aluminum sheet by Extended finite element method

Entry Element

برزگر خاناپشتانی‏،

Part of Name Other than Entry Element

‏سجاد

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏تاج‌بخش چاخرلو‏،

Entry Element

‏خوشروان آذر،

Part of Name Other than Entry Element

نوید ‏

Part of Name Other than Entry Element

محمدرضا ‏

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏تبریز