---

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 ۲ به ۴ و حتی در شرایط خاص به ۱۰) 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 ۷۰ درصد کاهش دهد.

---

به دلیل ویژگی‌های ممتاز مواد مرکب مانند سبکی، استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خیلی خوب، استفاده از وصله‌های کامپوزیتی در ترمیم ورق‌های ترک خورده و دارای شکاف، روشی کارآمد را فراهم می‌کند. در این مقاله عملکرد وصله‌های متفاوت مشتمل بر وصله‌های کامپوزیتی و فلزی با محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش T با استفاده از روش المان محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی نقش خمش خارج از صفحه در عملکرد ترمیم با وصله‌های یک طرفه از اهداف مهم دیگر انجام این مطالعه بود. نتایج نشان داده است که هرچه وصله کامپوزیتی مستحکم‌تر باشد، کاهش ضرایب شدت تنش بیش‌تر خواهد بود. در نمونه‌های مورد بررسی وصله بورن/اپوکسی عملکرد بسیار بهتری نسبت به وصله شیشه/اپوکسی دارد.‌ به علاوه، الحاق وصله‌های یک طرفه و دوطرفه، تغییر مقادیر تنش T را به همراه داشته که این تغییر برای زاویه ترک ۰ درجه، بیش‌ترین و برای زاویه ترک ۴۵ درجه کم‌ترین است. افزایش ضخامت چسب نیز منجر به افزایش ضریب شدت تنش در ورق ترمیم شده می‌شود. در نهایت مشخص شد، خمش خارج از صفحه نقش بسیار مهمی در عملکرد ترمیم با وصله‌های کامپوزیتی یک طرفه دارد.

---

جوانه‌زنی و رشد ترک در قطعات و سازه‌های مهندسی یک امر اجتناب‌ناپذیر است. تعویض قطعه یا قسمتی از آن که دچار آسیب شده، ساده‌ترین راه برای جلوگیری از وقوع از کار افتادگی است که البته همواره مقرون به صرفه نمی‌باشد. لذا در بسیاری از موارد می‌توان با تعمیر قطعه‌، عمر قطعات کار کرده معیوب را افزایش داد. ‌یکی از راهکارهای مؤثر، ترمیم محل ترک خوردگی به وسیله وصله‌های کامپوزیتی از طریق چسباندن آنها بر روی محل تشکیل ترک است. هدف این پژوهش، بررسی چگونگی اثر وصله بر رفتار رشد ترک و همچنین تاثیر هندسه وصله بر خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم Al۵۲۵۱ می‌باشد. برای این منظور، از وصله کامپوزیتی کولار با هندسه مستطیلی و H شکل استفاده شده است. برای بررسی خواص مکانیکی و ارزیابی رفتار رشد ترک در نمونه‌ها، آزمون کشش اجرا شد. تاثیر مساحت مؤثر و شکل هندسی وصله بر قابلیت تحمل بار، میزان تغییر طول نمونه، چقرمگی و نیروی آغاز ترک بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که با استفاده از وصله کامپوزیتی، میزان تغییر طول نمونه تا شکست، مقدار نیرو در لحظه شروع ترک و مقدار نیروی شکست نسبت به نمونه‌های بدون ترمیم افزایش یافته است. همچنین، مقایسه وصله‌ها با مساحت مؤثر برابر نشان داد نمونه ترمیم شده با وصله با هندسه H شکل، قابلیت تحمل بار بیشتری نسبت به وصله مستطیل شکل دارد. همچنین میزان چقرمگی در نمونه ترمیم شده با وصله H شکل نیز افزایش یافته است.