بررسی تجربی وصله های پیشرفته ی کامپوزیتی
در این بخش قصد داریم در مورد بررسی تجربی وصله های پیشرفته ی کامپوزیتی به طور خلاصه مطالبی را بیان کنیم.
اعضای سازه های مختلف همچون هواپیماها، قطارها، ماشین ها، کشت یها …به دلایل مختلف در معرض رخدادهایی هستند که موجب ایجاد ترک و در نهایت تخریب عضوهای آنها می شود .
حتی اگر دلیل خاصی برای ایجاد ترک نباشد، به دلایل مختلف مثلاً خطکشی های اندازه گذاری ممکن است در طول عمر کار سازه، بر اثر خستگی ناشی از پیشرفت همان اثر کوچک ایجاد ترک هایی شود که در نهایت منجر به تخریب اعضای سازه شود و در نتیجه مجبور به تعویض آن عضو و یا در بدترین حالت موجب ایجاد تخریب های بزرگ و در نهایت کنارگذاشتن کل سازه شود.
ترمیم ترکهای سازه هم از نظر اقتصادی و هم از نظر مالی مفید بوده و با روشهای مختلف ترمیم صورت میگیرد. این ترمیم ها در برخی موارد توانایی بازگرداندن کل استحکام عضو، قبل از ایجاد ترک را دارند.
با پیشرفت دانش بشر هر روز راه های جدیدتر و مفیدتری برای ترمیم اعضای سازه ها ابداع می شود .در گذشته ترمیم سازه ها توسط اتصالات مکانیکی انجام می پذیرفت، نکته اینکه خود همین اتصالات مکانیکی در طول زمان موجب تمرکز تنش و در نهایت ایجاد ترک و شکست در عضو می شوند.
یکی از روش های ترمیم که در سه دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته و سودمندی آن به اثبات رسیده، ترمیم قیدی با چسب عضو سازه با استفاده از وصله ی کامپوزیتی میباشد. مواد کامپوزیت به دلیل وزن کم استحکام بالا و ویژگیهای منحصر به فرد دیگر م یتوانند در ترمیم اعضای سازه های مختلف چه فلزی و چه کامپوزیتی مورد استفاده قرار گیرند .
بررسی تجربی وصله های پیشرفته ی کامپوزیتی
یکی از بیشترین کاربردهای وصله های کامپوزیتی در ترمیم آلومینیم های صنایع هوایی و دریایی می باشد. این وصله ها از جنس های مختلف ساخته شده و هرکدام با توجه به نوع کاربرد مورد استفاده قرار می گیرند .
در ساختارهای کامپوزیتی، این ویژگیشان که از مواد مختلف تشکیل شده اند باعث شده روز به روز با اضافه کردن اجزاء جدید به این ساختارهای کامپوزیتی ساختارهایی جدید با ویژگی های بهتر برای کاربرد خاص پیدا شود. یکی از این نوآوری ها استفاده از مواد هوشمند در ساختار کامپوزیت می باشد.
مواد هوشمند با توجه به نوع ساختار کامپوزیتی، درون ساختارها به کار رفته و مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از این مواد هوشمند، آلیاژهای حافظه دار هستند، که دارای خاصیت به خاطر آوردن شکل خود می باشند. هم اکنون بسیاری از پژوهشگران در حال بررسی اثر استفاده و نحوه ی عملکرد این مواد در درون ساختار کامپوزیتی م یباشند.
در این تحقیق اثر وارد کردن آلیاژهای حافظه دار به عنوان عضو هوشمند درون وصله های کربن-اپوکسی برای ترمیم یک صفحه آلومینیومی ترکدار در مقایسه باوصله ی کربن -اپوکسی بدون عضو هوشمند مورد بررسی قرار گرفته است.
سودمندی ترمیم اعضای سازه های فلزی با استفاده از وصله ی کامپوزیتی، اثبات شده است. در این تحقیق رفتار پیشرفت ترک در یک صفحه ی آلومینیومی با ترک لبه ای که با وصله ی کامپوزیتی هوشمند از یک طرف ترمیم شده است بررسی می شود. سیم های حافظه دار بعنوان یک ماده ی هوشمند درون وصلهی کامپوزیتی کربن-اپوکسی قرار داده شده و با حالت بدون سیم و همچنین صفحه ی بدون وصله(ترمیم نشده) مقایسه شده است. سپس یک شبیه سازی عددی با استفاده از نر م افزار Ansys برای تخمین طول عمر صفحه ی آلومینیومی بر مبنای قانون پاریس انجام شده و نتایج حاصله با حالت تجربی مقایسه شده است.
فهرست مطالب بررسی تجربی وصله های پیشرفته ی کامپوزیتی
- فصل اول : کلیات
- هدف
- پیشینه تحقیق
- روش کار و تحقیق
- فصل دوم : ترمیم و شکست
- ترمیم
- برتری ترمیم قیدی با چسب به ترمیم مکانیکی
- ترمیم قیدی
- مواد کامپوزیت برای ترمیم
- شکست
- توصیف رفتار رشد ترک
- فصل سوم : آلیاژهای حافظه دار
- آلیاژهای حافظه دار
- مواد هوشمند
- ویژگی عمومی آلیاژهای حافظه دار
- اثر حافظهداری شکل یکطرفه
- اثر حافظه داری شکل دوطرفه
- حالت سوپرالاستیک ۲۲
- تبدیل فاز R
- آلیاژهای پایه NiTi و CU
- کامپوزیتهای ساخته شده با SMA
- کاربرد آلیاژهای حافظه دار
- مدل ساختاری آلیاژهای حافظه دار (رابطه ی بین تنش و کرنش)
- فصل چهارم : تست خستگی و مدلسازی
- جنس، ابعاد نمونه ها ۲۹
- ورق آلومینیومی
- وصله ی کامپوزیتی
- ساخت نمونه ها
- آماده سازی سطح آلومینیوم
- نمونه با سه لایه کربن (تیپ ۲)
- نمونه با دو لایه کربن و یک لایه سیم (تیپ ۳ و )۴
- انجام مراحل تست خستگی
- اصطلاحات تست خستگی
- انجام تست خستگی
- بدست آوردن ثوابت ماده در قانون پاریس
- مدلسازی عدی مسئله
- تئوری حل المان محدود بروش بسته شدن مجازی ترک (Virtual Crack (Closure T
- فرضیات مدلسازی
- مراحل مدلسازی
- جنس، ابعاد نمونه ها ۲۹
- فصل پنجم : نتایج و بحث
- نتایج حاصل از آزمایش
- طول ترک در مقابل عمر
- نرخ پیشرفت(رشد) ترک
- سطح شکست
- سطح اتصال
- مقایسه ی نتایج مدلسازی با تجربی
- نتایج حاصل از آزمایش
- فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات
- نتیجه گیری
- پیشنهادات
- منابع و ماخذ
