بازیابی فرکانس طبیعی و سختی سازهای در تیر آلومینیومی انعطافپذیر ترکدار با استفاده از روش تعمیر پچ کامپوزیتی–اپوکسی: مطالعهای تجربی
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1130-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
مرکز سیستمها و فناوریهای پیشرفته دانشگاه تهران (کست) - دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه تهران - 1417935840 - تهران - ایران
چکیده
در این پژوهش، یک مطالعهی کاملاً تجربی با استفاده از تحلیل روابط تیر اویلر–برنولی انجام شد تا اثر تعمیر چسبی با پچهای کامپوزیتی گلس–اپوکسی بر خواص دینامیکی تیر آلومینیومی انعطافپذیر ترکدار بررسی شود. نمونهها بهگونهای ساخته شدند که دچار کاهش سختی ناشی از ایجاد ترک شوند و سپس فرایند تعمیر با پچهای کامپوزیتی گلس–اپوکسی یکطرفه و دوطرفه بر روی آنها اعمال گردید.
مدلی کوچکمقیاس از تیر، شبیهسازیشده بر اساس شکل و رفتار تیر انعطافپذیر واقعی، در چهار مرحله آزمایش شد: سالم، ترکدار، تعمیر یکطرفه، و تعمیر دوطرفه. نتایج نشان داد که وجود ترک به طول ۱۳٫۵ میلیمتر منجر به کاهش ۴٫۴ درصدی در سختی خمشی شد، در حالی که پچ کامپوزیتی یکطرفه توانست حدود ۹۸ درصد از سختی ازدسترفته را بازیابی کند.
یافتهها تأیید میکنند که استفاده از پچهای اپوکسی–گلس بهصورت یکطرفه و دوطرفه، روشی بسیار کارآمد و سبکوزن برای بازیابی سختی تیرهای انعطافپذیر ترکدار است و میتواند به عنوان راهحلی مؤثر در تعمیر سازههای فلزی با حداقل افزایش جرم مورد استفاده قرار گیرد.
مدلی کوچکمقیاس از تیر، شبیهسازیشده بر اساس شکل و رفتار تیر انعطافپذیر واقعی، در چهار مرحله آزمایش شد: سالم، ترکدار، تعمیر یکطرفه، و تعمیر دوطرفه. نتایج نشان داد که وجود ترک به طول ۱۳٫۵ میلیمتر منجر به کاهش ۴٫۴ درصدی در سختی خمشی شد، در حالی که پچ کامپوزیتی یکطرفه توانست حدود ۹۸ درصد از سختی ازدسترفته را بازیابی کند.
یافتهها تأیید میکنند که استفاده از پچهای اپوکسی–گلس بهصورت یکطرفه و دوطرفه، روشی بسیار کارآمد و سبکوزن برای بازیابی سختی تیرهای انعطافپذیر ترکدار است و میتواند به عنوان راهحلی مؤثر در تعمیر سازههای فلزی با حداقل افزایش جرم مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه ها
Title
Restoration of Natural Frequency and Structural Stiff-ness in Cracked Aluminum Flexible Beam Using Epoxy–Composite Patch Repair: Experimental Study
Authors
Mohammad Moein Nahardani, Aghil Yousefi Koma, Hosein Aminikhah, Farzan Haghshenas
Abstract
A complete experimental research study, with the aid of analysis interpretation by Euler-Bernoulli beam relations formulas, was conducted to explore the impact of bonded repairs with epoxy-glass composite patches on the dynamic properties of the cracked aluminum Flexible Beams. The components were fabricated to undergo stiffness loss due to crack damage and explore the repairs caused by the application of one- and two-sided bonded epoxy-glass composite patches. A miniature version of the beam model simulating the shape and form of a Flexible Beam was tested over four stages - with and without damage and repairs. The results showed that stiffness loss was 4.4% due to the 13.5 mm crack dam-age; however, almost 98% stiffness restoration was restored by one-sided bond application with one and two-sided application of the epoxy-glass patches. The outcome confirms that applying one- and two-sided bond applications with the use of epoxy-glass patches is significantly effective as an efficient solution with minimal weight to restore cracked Flexible Beams.
Keywords
Flexible Beam repair, bonded composite patch, Vibration Analysis, epoxy adhesive, stiff-ness recovery, Modal testing