تحليل تجربي استحكام كششي صفحات آلومينيومي با شيار كناري تقويت‌شده توسط وصله‏هاي كامپوزيتي‌لايه فلزي (FML)

Experimental analysis of tensile strength of lateral notched aluminum plates reinforced by the Fiber metal laminate (FML) patches

يكي از عيوب رايج در بخش بدنه و بال هواپيما ايجاد ترك ناشي از قرارگيري هواپيما در معرض بارهاي سازه‏اي و آيروديناميكي است. در بسياري از موارد مي‏توان با انجام تعمير، عمر كاري بخش معيوب را افزايش داد. امروزه يكي از متداول‏ترين انواع تعميرات در اين زمينه، استفاده از وصله‏هاي كامپوزيتي و چسباندن آنها بر روي عيوب است. اين وصله‏ها داراي مزاياي مهمي از جمله استحكام بالا، مقاومت در برابر خوردگي، رطوبت، وزن كم و خواص خوب خستگي مي‏باشند. در اين تحقيق از ورق شياردار از جنس آلومينيوم آلياژي 2024 T4 به عنوان ماده پايه استفاده شد. وصله كامپوزيتي نيز از نوع كامپوزيتي‌لايه‌فلزي (با لايه‏هاي الياف كربن و لايه فلزي فسفر برنز) ساخته و توسط چسب به فلز شياردار پايه متصل گرديد. متغيرهاي آزمايش به‏ترتيب لايه‏چيني، ضخامت لايه فلزي و طول وصله كامپوزيتي تعيين گرديد. نمونه‏هاي ساخته شده تحت آزمايش كشش قرار گرفته و نتايج آزمون‏هاي تجربي با يكديگر مقايسه گرديد. نتايج اين تحقيق نشان دهنده افزايش چشمگير استحكام كششي قطعات ترميم‏ شده با اين نوع وصله‏ها، در مقايسه با قطعات شياردار بدون وصله بوده، به نحوي كه در بهترين حالت، استحكام كششي قطعات ترميم شده تا % 4/82 افزايش داشته است.

Since aircrafts are subjected to aerodynamic and structural loads, one common defect in the aircraft fuselage and its wings is crack criterion. In most cases, the service life of defective parts can be increased by some sort of repair. One of the most common types of repairs in this field is using composite patches and pasting them on damaged parts. These patches have significant advantages such as high strength, corrosion and moisture resistance, low weight and also excellent fatigue properties. In this study, base notched plates were fabricated using 2024 T4 aluminum alloy. Fiber metal laminate (FML) patches were made of carbon-epoxy and Phosphor–Bronze layers. These patches were attached to the base notched plate by using adhesive Arldit 2011. Specimens were subjected to tensile test and results of the tests were compared. The tested variables were chosen as lay-up, metal layer thickness and composite patch length. The results of the current study indicate a dramatic increase in tensile strength of repaired parts by using these patches compared with the repaired notched parts without patches so that tensile strength is increased up to 82.4 % in the best sort of repair.