بررسی توقف رشد ترک لبه ای در ورق آلومینیوم ۶۰۶۱ بوسیله ترمیم فعال وصله های پیزوالکتریک

امروزه کنترل ترک در سازه های مکانیکی مخصوصا سازه های دارای کاربرد در صنایع هوافضا که سبب شکست آن سازه می شود بسیار حائز اهمیت می باشد. عامل وقوع این ترک ها می تواند نیروهای متناوب وارد بر قطعه، کشیدگی ناشی از عملیات جوشکاری، عیوب و حفره های ناشی از ریخته‎گری، تنش های حرارتی و موارد دیگر باشد. این مقاله با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس و روش XFEM به بررسی چگونگی اثر استفاده از وصله های پیزوالکتریک در حالت فعال وغیرفعال روی سازه ی ورق مستطیلی از جنس آلومینیوم Al۶۰۶۱-T۶ که دارای ترک لبه ای می باشد پرداخته است.در این مقاله همچنین تاثیر تغییر ابعاد وصله ی پیزوالکتریک و تعداد آن بر ترمیم ترک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است استفاده از وصله ی یک طرفه فعال پیزوالکتریک سبب کنترل رشد ترک با کاهش ضرایب شدت تنش شده است. همچنین با افزایش طول وصله پیزوالکتریک، روند رشد ترک کاهش بیشتری پیدا می کند که نشان از بهبود ترمیم می باشد. در مرحله ی بعدی اثر حضور دو وصله پیزوالکتریک به منظور ترمیم ترک مورد بررسی قرار گرفته است.بازدهی وصله های دو طرفه به نسبت یک طرفه خیلی بیشتر بود. در ضمن، وصله یک طرفه به دلیل عدم تقارنی که ایجاد کرد گشتاور خمشی اضافه ای را اعمال نمود و باعث شد ضریب شدت تنش در راستای ضخامت متقارن نباشد و حتی بعضا در طرف بدون وصله ضریب شدت تنش از حالتی که تعمیر انجام نشده بود بیشتر شود. بنابراین تا جایی که ممکن است باید از وصله های دو طرفه استفاده نمود. نکته دیگر اینکه با افزایش ضخامت وصله تعمیراتی ضریب شدت تنش و در نتیجه احتمال رشد ترک کاهش می یابد. بنابراین تا جایی که الزامات آیرودینامیکی اجازه بدهد استفاده از وصله های با ضخامت بیشتر بهتر می باشد.

Keywords:

کلمات کلیدی :رشد ترک , بارگذاری خستگی , وصله های پیزوالکتریک. روش اجزا محدود , XFEM