مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

استفاده از روش XFEM در بررسی رشد ترک خستگی ورق‌های ترک‌دار آلومینیومی، تعمیر شده توسط وصله‌های کامپوزیتی FML

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، دانشکده مهندسی مکانیک
2 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی
چکیده
روش المان محدود توسعه یافته (XFEM) یکی از قوی ترین روشهای عددی است که بر پایه المان محدود بوده ولی فارغ از موقعیت نسبی مش نسبت به ناپیوستگی با قدرت همگرایی خوبی به حل مسائل می پردازد. در این روش با غنی سازی گره ها و افزایش درجات آزادی آنها (از 2 به 4 و حتی در شرایط خاص به 10) به طور مجازی و بدون نیاز به تطبیق مش با هندسه ناپیوستگی، امکان مدلسازی و استخراج روابط حاکم بر محیط فراهم می آید. در این مقاله تاثیر رشد ترک خستگی در ورق ترک دار آلومینیومی توسط این روش بررسی شده است. ورق ترک دار توسط وصله های چندلایه مرکب با لایه های فلزی (FML) یک طرفه در مود ترکیبی تعمیر شده است. آنگاه از روش فوق برای بررسی تاثیر لایه چینی وصله های کامپوزیتی بر روی جابه جایی نقاط دهانه ترک و ضریب شدت تنش و همچنین برای مطالعه تاثیر زاویه ترک بر روی ضریب شدت تنش در ورق تعمیر شده استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که وصله های کامپوزیتی با ترکیب ورق/الیاف/الیاف/آلومینیوم بیشترین تاثیر را در خواص ترمیمی دارد و می تواند ضریب شدت تنش را تا 70 درصد کاهش دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Using XFEM for investigating the crack growth of cracked aluminum plates repaired with fiber metal laminate (FML) patches

نویسندگان English

faramarz ashenai_ghasemi 1
ali pourkamali 2
amirhousain roozbahani 2
چکیده English

Extended finite element method (XFEM) is one of the strongest numerical methods that its basis is finite element but regardless of mesh location respect to discountinuty solves the problems. In this method, using of enreaching the nodes and increasing of their degrees of freedom (from 2 to 4 or even upto 10) virtually and without verifying the mesh and geometry of discountinuty, one can model and develop the required governing equations of the system. In this paper, fatigue crack growth of repaired aluminum panels containing a crack is studied. The cracked panels were repaired on one side with glass/epoxy composite patches in the mixed mode condition. The extended finite element method is used to study the effects of patch lay-up configuration on crack front displacement and stress intensity factor and the effect of crack angle on stress intensity factor of the repaired panels. The results show that the plate-fiber-fiber-aluminum configuration has best effect and it could reduce the stress intensity factor (k1) by upto seventy percent.

کلیدواژه‌ها English

Extended finite element
FML composite patch
Stress Intensity Factor