| Περίληψη: | Η επισκευή δομών από σύνθετα υλικά με χρήση επιθεμάτων που σταθεροποιούνται μέσω ενός στρώματος κόλλας γνωρίζει ολοένα και πιο ευρεία εφαρμογή , ειδικά στην αεροπορική βιομηχανία. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε ο σχεδιασμός επιθεμάτων επισκευής που εισχωρούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη εσοχή της επισκευαζόμενης δομής. Τα επιθέματα είναι τύπου stepped με ελλειπτικό σχήμα σε κάθε στρώση και οι ελλείψεις όλων των στρώσεων είναι παράλληλες μεταξύ τους. Συγκεκριμένα, εξετάζονται 5 διαφορετικές γεωμετρίες ελλειπτικών επιθεμάτων που εφαρμόζονται σε πολύστρωτη πλάκα και συγκρίνονται με το κυκλικό επίθεμα που έχει αποδειχθεί βέλτιστο για τη συγκεκριμένη πλάκα. Κάθε επίθεμα σχεδιάζεται με βάση συγκεκριμένες μεθόδους και εξισώσεις που αφορούν το είδος φόρτισης ως προς το οποίο σχεδιάζεται να έχει επαρκή αντοχή το επίθεμα, τον τρόπο υπολογισμού της γωνίας scarf και τον τρόπο υπολογισμού του μήκους step σε κάθε στρώση.
Λόγω της πολυπλοκότητας της διαδικασίας βελτιστοποίησης ενός τέτοιου επιθέματος, έγινε προσπάθεια να διαμορφωθεί ένα ενιαίο παραμετρικό εργαλείο σχεδιασμού, μοντελοποίησης και αξιολόγησης ελλειπτικών επιθεμάτων επισκευής διαφορετικών γεωμετριών. Έτσι, κατασκευάστηκε αλγόριθμος σε Python μέσω του οποίου επιτελούνται οι εξής κύριες λειτουργίες : υπολογισμός των συνολικών αντοχών μιας πολύστρωτης πλάκας στις διευθύνσεις x και y, υπολογισμός των διαστάσεων ελλειπτικών επιθεμάτων, δημιουργία μοντέλων επισκευασμένης πλάκας με κάθε ένα από τα επιθέματα για καταπόνηση σε θλίψη και σε εφελκυσμό και σε 3 διαφορετικές διευθύνσεις (0⁰, 45⁰, 90⁰) και τέλος εξαγωγή , επεξεργασία και σύγκριση των αποτελεσμάτων των αναλύσεων και εντοπισμός του βέλτιστου επιθέματος επισκευής για κάθε φόρτιση ξεχωριστά, ξεχωριστά για εφελκυσμό και για θλίψη και ως προς το σύνολο των φορτίσεων που μοντελοποιήθηκαν. Επίσης. για τους σκοπούς της σύγκρισης των αποτελεσμάτων ορίζεται ο λόγος αφαιρούμενου υγιούς υλικού προς αντοχή ( r ) και αξιολόγηση γίνεται πρωτίστως ως προς το κλάσμα αυτό.
Ωστόσο, ο κώδικας είναι πλήρως παραμετρικά διαμορφωμένος , έτσι ώστε να λειτουργεί ομαλά ανεξαρτήτως από τις τιμές που μπορεί να πάρουν οι διαστάσεις , η διαστρωμάτωση και τα υλικά της πλάκας και του επιθέματος, ο αριθμός των στρώσεων ή το είδος και η διεύθυνση φόρτισης. Τα συμπεράσματα δείχνουν ότι με εφαρμογή ελλειπτικού επιθέματος μπορούμε να έχουμε έως και 10.5 % υψηλότερη αντοχή και ταυτόχρονα 391.9 % υψηλότερο λόγο r από ότι με το βέλτιστο κυκλικό επίθεμα, ενώ ο κώδικας μπορεί να αποτελέσει βοηθητικό εργαλείο και βάση για τη γρήγορη και λεπτομερή μελέτη πολύ μεγάλου αριθμού και ποικιλίας επιθεμάτων.
|
|---|
