تحلیل عددی اثر تعمیرات بر استحکام سازه های دریایی

ترک های ایجادشده در ورق های فولادی، به ویژه در سازه های دریایی و صنعتی، از عوامل اصلی کاهش استحکام و ایمنی سازه ها محسوب می شوند. ترمیم موثر چنین آسیب هایی نقش مهمی در افزایش طول عمر و بهبود قابلیت اطمینان سازه دارد. ازاین رو، پژوهش حاضر با هدف بررسی عملکرد وصله های کامپوزیتی در ترمیم ترک های ورق فولادی و بهبود رفتار شکست آن ها انجام شده است. در این تحقیق، تحلیل عددی به کمک نرم افزار Abaqus و روش انتگرال J انجام شد تا اثر ویژگی های مختلف وصله های کامپوزیتی بر رفتار مکانیکی بررسی شود. متغیرهای اصلی شامل جنس وصله (کربن–اپوکسی و الیاف شیشه ای)، ضخامت (۰.۴، ۰.۵، ۰.۶ و ۱.۲ میلی متر) و زاویه الیاف (۰، ۴۵ و ۹۰ درجه) بودند. مدل سازی و شبیه سازی برای حالت های یک طرفه و دوطرفه انجام شد و پارامترهایی همچون ضریب شدت تنش (K)، تنش محوری (S۲۲) و بازشدگی نوک ترک (COD) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نوآوری پژوهش در مقایسه سیستماتیک اثر جنس، ضخامت و زاویه الیاف وصله ها در قالب یک تحلیل سه بعدی جامع و ارزیابی دقیق کاهش تنش ها و تغییر شکل نوک ترک نهفته است.  یافته ها نشان داد که وصله های کربن–اپوکسی نسبت به وصله های الیاف شیشه ای کارایی بیشتری در کاهش ضریب شدت تنش و بازشدگی نوک ترک دارند. همچنین، افزایش ضخامت وصله و قرارگیری الیاف در زاویه ۹۰ درجه نسبت به راستای بارگذاری، بیشترین کاهش در K و S۲۲ را ایجاد کرد. علاوه بر این، وصله های دوطرفه عملکرد بهتری نسبت به وصله های یک طرفه در کاهش تنش ها نشان دادند. بر اساس نتایج، می توان توصیه کرد که در کاربردهای صنعتی، به ویژه در محیط های دریایی، استفاده از وصله های کربن–اپوکسی با ضخامت بیشتر و آرایش الیاف در راستای ۹۰ درجه گزینه ای بهینه برای ترمیم و افزایش دوام ورق های فولادی ترک دار است.

کلیدواژه ها:

Composite patch ، Crack repair ، Stress Intensity Factor ، Abaqus simulation ، J-Integral method ، وصله کامپوزیتی ، ترمیم ترک ، ضریب شدت تنش ، شبیه سازی آباکوس ، روش انتگرال جی