ترميم استوانه‌ي حاوي ترك راه به در محيطي با استفاده از وصله‌ كامپوزيتي موضعي

The Repair of Circumferential Through-Wall Cracked Pipe by Using Local Composite Patch

در اين مقاله اثر وصله كامپوزيتي در ترميم لوله‌ي استوانه‌اي حاوي ترك راه به در محيطي تحت فشار داخلي بررسي شده است. براي اين منظور با استفاده از روش اجزاء محدود سه‌بعدي و انتگرال J، ضرايب شدت تنش قبل و بعد از ترميم تعيين شده است. جهت اطمينان از صحت مدل‌سازي، استوانه‌ي حاوي ترك محيطي راه به در، تحت كشش يكنواخت شبيه‌سازي و نتايج حاصل با حل تئوري مقايسه شده است. سپس به ترميم استوانه ترك‌دار تحت فشار داخلي با استفاده از چهار وصله‌ كامپوزيتي بور/اپوكسي، كربن/اپوكسي، كولار/اپوكسي و شيشه/اپوكسي به صورت موضعي پرداخته شده است. نتايج تحقيق، تأثير قابل توجه وصله‌هاي كامپوزيتي را در كاهش ضريب شدت تنش استوانه‌ي ترك‌دار نشان داده است. مشاهده شد استفاده از وصله‌هاي كامپوزيتي با سفتي بالاتر اثر كاهنده بيشتري بر ضريب شدت تنش دارد. همچنين تأثير چيدمان وصله كامپوزيتي، خواص و ضخامت چسب بر ضرايب شدت تنش روي جبهه‌ي ترك ارزيابي شده است.

In this paper, the effect of composite patch on cylindrical pipe with circumferential through-wall crack has been investigated under internal pressure. For this purpose, using three-dimensional finite element and J-integral, stress intensity factors is determined before and after the repair. In order to ensure the accuracy of modeling, a pipe with circumferential through-wall crack under uniform tension load is simulated and the results are compared with theoretical data. Then, the cracking cylinder is repaired using four composite patches of Boron/Epoxy, Carbon/Epoxy, Kevlar/Epoxy and Glass/Epoxy in a local manner. The results of study are shown the significant effect of composite patches on reducing the stress intensity factor of cracked cylinder. It is observed that the use of composite patches with higher stiffness has a more decreasing effect on stress intensity factor. Also, the effect of composite patch, properties and thickness of adhesive on stress intensity factors along crack front is evaluated.