در این مقاله در رابطه با تعمیر لوله های ترکدار با استفاده از وصله های کامپوزیتی مطالبی ارائه می گردد. وصله های کامپوزیتی کاربردهای زیادی دارند که یکی از آنها تعمیر لوله می باشد.
پیشنهاد ویژه سایت ایران مدرس: وصله های کامپوزیتی برای تعمیر ترک - کاربرد مکانیک شکست در مهندسی مکانیک
در حال حاضر یکی از بهترین روش های تعمیر قطعات فلزی و کامپوزیتی استفاده از وصله های کامپوزیتی است. تعویض قطعات در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا و نفت و گاز هزینه بالایی دارد بنابراین تا جایی که ممکن است سعی می شود تعمیرات انجام گیرد. کارهای تحقیقاتی زیادی در زمینه تعمیر لوله با وصله های کامپوزیتی انجام شده است که در ادامه نتایج برخی از آنها به صورت خلاصه ارائه می گردد. تحلیل المان محدود ترک راه به در در لوله ترکدار جدار نازک در یکی از کارهای تحقیقاتی انجام شد. لوله ترکدار مورد بررسی در شکل 6-1 نشان داده شده است. حالت مود مرکب مورد بررسی قرار گرفت و تحلیل با نرم افزار انسیس انجام شد. جهت الیاف بدون تغییر به صورت محیطی در نظر گرفته شد و اثر جنس وصله، طول ترک و زاویه قرار گیری ترک بر روی بازدهی تعمیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل FEM بدون وصله با مقادیر تئوری مقایسه شده است. در رابطه ارائه شده Kp و k به ترتیب ضریب شدت تنش برای حالتهای تعمیر شده و تعمیر نشده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش طول ترک بازدهی وصله افزایش می یابد و در کل بازدهی وصله بور اپوکسی بیشتر از وصله گرافیت اپوکسی است (شکل 6-2). در شکل 6-3 ضریب شدت تنش مود I بر حسب زاویه ترک برای حالتهای بدون وصله، وصله گرافیت اپوکسی و بور اپوکسی با هم مقایسه شده است.
مطالعه نمائید: وصله های تعمیراتی برای جلوگیری از رشد ترک
تحلیل المان محدود لوله ترکدار فولادی تعمیر شده با وصله FRP در یکی از مراجع انجام شد. لوله ترکدار مورد استفاده برای بررسی اثر وصله تعمیراتی در شکل 6-4 نشان داده شده است. در بحث تعمیر لوله ها، چون معمولا به داخل لوله دسترسی وجود ندارد، بنابراین فقط میتوان از وصله یکطرفه برای تعمیر استفاده کرد و امکان استفاده از وصله دو طرفه وجود ندارد. در این تحقیق با وجود اینکه وصله یکطرفه است ولی باز هم کاهش SIF خیلی زیاد و قابل توجه است و اینطور نیست که مشابه بعضی از مراجع بررسی شده قبلی ضریب شدت تنش در طرف بدون وصله بیشتر از حالت بدون تعمیر گردد. در این تحقیق بررسی SIF بر اثر وصله و عمر خستگی لوله جوش شده تعمیر شده انجام شد. برای مدلسازی لوله المان سه بعدی و برای مدلسازی چسب و وصله المان پوسته استفاده گردید. مدلسازی المان محدود لوله و وصله در شکل 6-5 نشان داده شده است. با توجه به نتایج، SIF بیشتر از 50% کاهش یافت. اگر در این مباحث اشکال دارید از اساتید تدریس خصوصی مهندسی مکانیک کمک بگیرید.
حتما بخوانید: آشنایی با مکانیک شکست الاستیک خطی و خستگی و نحوه جلوگیری از رشد ترک
در مرحله بعد، معادله پاریس برای بدست آوردن عمر خستگی استفاده شد. عمر خستگی با اعمال وصله 22 برابر افزایش یافت. طول لوله 4 متر است و ترک راه به در میباشد. قطر خارجی لوله 400 میلیمتر و ضخامت 5/9 میلیمتر است. در ضمن، طول ترک در بازه 4/25 تا 5/63 میلی متر در نظر گرفته شد. کامپوزیت فیبر کربن است. ضخامت وصله 06/5 میلیمتر و ضخامت چسب 06/0 میلی متر فرض شد. در شروع کار FEM لوله ترکدار بدون وصله صحه گذاری شده است. بیشترین کاهش مقدار SIF برابر 54% است. تغییرات SIF برای 4 طول ترک مختلف (در بازه 4/25 تا 5/63 میلی متر ) در حالت تعمیر شده و تعمیر نشده به صورت نمودار نشان داده شده است (شکل 6-6). همانطور که مشاهده میشود وصله باعث کاهش قابل توجهی در ضریب شدت تنش شده است. اساتید کامپوزیت در رابطه با این مباحث می توانند به شما مشاوره بدهند. مطالعه نمائید: دانلود رایگان کتاب وصله های تعمیراتی کامپوزیتی فصل پنجم - تنش در چسب، جدایش و NDI وصله های کامپوزیتی
برای دانلود مقاله کامل مرتبط با این مبحث کلیک کنید: کتاب وصله های تعمیراتی کامپیوزتی فصل ششم
منبع: ایران مدرس
