بررسي تجربي تأثير وصله نانو كامپوزيتي مستطيلي و Hشكل بر خواص كششي نمونه‌هاي ترميم شده آلياژ آلومينيوم 5251

Experimental Study of the Effects of Rectangular and HShaped Woven Nanocomposites Patch on Tensile Properties of Repaired AL5251 Sheets

جوانه‌زني و رشد ترك در قطعات و سازه‌هاي مهندسي يك امر اجتناب‌ناپذير است. تعويض قطعه يا قسمتي از آن كه دچار آسيب شده، ساده‌ترين راه براي جلوگيري از وقوع از كار افتادگي است كه البته همواره مقرون به صرفه نمي‌باشد. لذا در بسياري از موارد مي‌توان با تعمير قطعه‌، عمر قطعات كار كرده معيوب را افزايش داد. ‌يكي از راهكارهاي مؤثر، ترميم محل ترك خوردگي به وسيله وصله‌هاي كامپوزيتي از طريق چسباندن آنها بر روي محل تشكيل ترك است. هدف اين پژوهش، بررسي چگونگي اثر وصله بر رفتار رشد ترك و همچنين تاثير هندسه وصله بر خواص مكانيكي آلياژ آلومينيوم Al5251 مي‌باشد. براي اين منظور، از وصله كامپوزيتي كولار با هندسه مستطيلي و H شكل استفاده شده است. براي بررسي خواص مكانيكي و ارزيابي رفتار رشد ترك در نمونه‌ها، آزمون كشش اجرا شد. تاثير مساحت مؤثر و شكل هندسي وصله بر قابليت تحمل بار، ميزان تغيير طول نمونه، چقرمگي و نيروي آغاز ترك بررسي شده است. نتايج بدست آمده نشان داد كه با استفاده از وصله كامپوزيتي، ميزان تغيير طول نمونه تا شكست، مقدار نيرو در لحظه شروع ترك و مقدار نيروي شكست نسبت به نمونه‌هاي بدون ترميم افزايش يافته است. همچنين، مقايسه وصله‌ها با مساحت مؤثر برابر نشان داد نمونه ترميم شده با وصله با هندسه H شكل، قابليت تحمل بار بيشتري نسبت به وصله مستطيل شكل دارد. همچنين ميزان چقرمگي در نمونه ترميم شده با وصله H شكل نيز افزايش يافته است.

Crack nucleation and propagation in engineering segments and structures are unavoidable. Replacing a damaged part is the easiest way to prevent failure, but it is not always costeffective. Therefore, in many cases, by repairing a component, the life of defective working parts can be increased. One of the effective strategies, is mending the cracked area using composite patches which are glued in crack formation place. The purpose of this study was to investigate the effect of patch on crack growth behavior as well as the effects of patch geometry on the mechanical properties of repaired Al5251 aluminum alloy. For this purpose, a Kevlar-epoxy composite patch with rectangular and H-shaped geometry has been used. Tensile test was performed to evaluate the mechanical properties and the crack growth behavior in the samples. The influences of effective area and geometry shape of the patch on the maximum tensile force applicable, specimen ductility, toughness and crack forming force have been investigated. The results showed that with the use of composite patch, ductility, force at the moment of cracking and the failure force increased compared to samples without repair. Also, comparison of patches with equal effective area showed that samples repaired with H-shaped patch have more load capacity than rectangular patch. In addition, the amount of toughness in the sample repaired with H-shaped patch has increased.