تحلیل رفتار خستگی پیشرونده سازه کامپوزیتی تعمیرشده به روش اسکارف با استفاده از تئوری چندپیوستگی

در سازه های هوایی روش ارجح تعمیر سازه ای به منظور بازگرداندن ظرفیت تحمل بار سازه ی کامپوزیتی آسیب دیده به استحکام طراحی شده آن، تعمیر به روش اسکارف است. این نوع تعمیر باید بتواند الزامات مربوط به تحمل آسیب و دوام خستگی موردنیاز را در حضور جدایش موضعی چسب برآورده سازد. بدین سبب اوال استحکام باقیمانده سازه آسیب دیده پس از تعمیر اسکارفی نباید کمتر از بار حدی طراحی (DLL) باشد، ثانیا استحکام استاتیکی سازه تعمیر شده در حضور آسیب مجاز تا بازرسی بعدی، باید باالتر از مقدار بار نهایی (DUL) بماند و ثالثا استقامت خستگی تعمیر در حضور آسیب جزئی تشخیص داده نشده، باید الزامات طراحی را بر اساس استاندارد مربوطه برآورده سازد. یکی از مهمترین چالش های همیشگی در فلسفه طراحی مبتنی بر تحمل آسیب، پیش بینی دقیق آسیب و میزان خرابی پیش رونده در اجزاء سازه ای ساخته شده از مواد کامپوزیتی است. استفاده از تئوری چندپیوستگی (MCT) مبتنی بر تحلیل المان محدود، می تواند اطلاعات تنش-کرنش و رفتار متمایز اجزاء تشکیل دهنده ماده کامپوزیتی، یعنی الیاف و ماتریس، را در تحلیل سازه به صورت منفرد ارائه دهد. این اطلاعات، اساس یک الگوریتم شکست پیش رونده به منظور پیش بینی میزان خرابی در محدوده وسیعی از مواد و ساختارهای کامپوزیتی چندلایه می باشند. این پژوهش به پیش بینی و مقایسه عمر و رفتار خستگی پیش رونده یک سازه کامپوزیتی تعمیرشده با ترمیم اسکارفی و یک سازه کامپوزیتی سالم مشابه، با استفاده از رویکرد جدید MCT می پردازد. در این روش با استفاده از ابزار المان محدود، تنش های اجزاء تشکیل دهنده ماده کامپوزیتی در ترکیب با تئوری سینتیک شکست به منظور پیش بینی عمر خستگی سازه های مقیاس بزرگ کامپوزیتی تحت بارگذاری پیچی ده استفاده می شوند. نتایج حاصل می تواند الزام بررسی رفتار خستگی یک سازه کامپوزیتی تعمیرشده در روند طراحی یک سازه کامپوزیتی سالم مشابه را اثبات کند و زمینه ساز بینشی جدید در ملاحظات طراحی سازه های کامپوزیتی شود.

کلیدواژه ها:

تئوری چندپیوستگی ، تعمیر اسکارفی کامپوزیت ، فلسفه طراحی مبتنی بر تحمل آسیب ، رفتار خستگی پیشرونده ، المان محدود ، سازه هوایی