بررسی تجربی رشد ترک خستگی ورق‌های ترک‌دار نازک آلومینیومی تعمیر شده توسط وصله‌های کامپوزیت FML

علی پورکمالی انارکی، فرامرز آشنا قاسمی، حامد معیری کاشانی، محمد رحمانی کلستان^*

 یازدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، ایران، ۱ تا ۳ اسفند ۱۳۹۰٫

چکیده

یکی از عیوب رایج در بخش های مختلف بدنه و بال هواپیما به وجود آمدن ترک در اثر بارهای سازه ای و آیرودینامیکی است که دائماً در معرض آن می باشند. در پی بازدیدهای دوره ای که از بخش های مختلف هواپیما انجام می شود می توان پی به وجود این عیوب برده و یا میزان رشد آنها را با انجام تعمیرات لازم کنترل نمود. تعمیرات به روش های سنتی مانند پیچ و پرچ، به دلیل ایجاد سوراخ در قطعات باعث ایجاد تمرکز تنش و آسیب بیشتر شده و لذا چندان مطلوب نیستند. امروزه یکی از پر کاربردترین تعمیرات در این زمینه، استفاده از وصله های کامپوزیتی و چسباندن آنها بر روی عیوب است. جنس وصله های به کار رفته در این تعمیرات معمولاً از نوع مواد FML کامپوزیتهای الیافی بوده است. از طرفی کامپوزیت های جدیدی هستند که شامل لایه یا لایه هایی از فلز و لایه هایی از مواد مرکب پایه پلیمری متداول هستند. این مواد خواص مفید فلزات و کامپوزیت ها را به صورت توأم دارند. در این تحقیق، قطعات ترکدار آلومینیومی با وصله تعمیر شده و تحت آزمون ضربه چارپی قرار FML هایی از جنس کامپوزیت گرفته اند تا تأثیر انجام تعمیرات بر استحکام قطعات ترکدار مورد بررسی قرار گیرد. آزمایشها با استفاده از روش رویه پاسخ در طراحی آزمایشها ۳۰° ، طراحی گردیدهاست. بدین منظور ترکهایی با سه زاویه مختلف °۰ و °۴۵ با سه طول متفاوت ترک، بر روی قطعات ایجاد شده و با وصله با سه نوع لایه چینی مختلف تعمیر شده اند. مقاومت ضربه FML های چارپی قطعات تعمیر شده اندازه گیری شده و با تحلیل رگرسیون، یک مدل ریاضی که انطباق خوبی با داده های آزمایش دارد، فراهم گردیده است. نتایج تجربی و مدل ریاضی نشان می دهند که در صورت نزدیک بودن لایه آلومینیومی به سطح تعمیر، وصله بهترین تأثیر را در تعمیر نمونه های ترک دار از خود نشان میدهد. همچنین یک شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی مقاومت ضربه قطعات وصله شده، طراحی شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی و نتایج رگرسیون، تطابق بهتر نتایج شبکه عصبی طراحی شده را با داده های آزمایش آشکار می سازد.

کلمات کلیدی

قطعات ترک دار آلومینیومی؛ وصله کامپوزیت؛ FML؛ مقاومت ضربه چارپی؛ روش رویه پاسخ؛ شبکه عصبی مصنوعی.