• Structural Engineering and Mechanics
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• 제82권1호
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• pp.17-30
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• 2022

The use of composite patches for the reduction of stresses at the level of the damaged zone in aeronautical structures has experienced rapid expansion given its advantages over conventional mechanical processes (riveting, bolting, etc.). Initially, The research axes in this field were aimed at choosing suitable mechanical properties for the composite and the adhesive, then to optimize the shape of the composite patch in order to ensure good load transfer and avoid having a debonding at the level of the edges essentially for the case of a repair by single side where the bending moment is present due to the non-symmetry of the structure. Our work falls within this context; the objective is to analyze by the finite element method the fracture behavior of a damaged plate repaired by composite patch. Stress reduction at the edge is accomplished by creating a variable angle chamfer on the composite patch. The effects of the crack length, the laminate sequence and the nature of the patch as well as the use of a hybrid patch were investigated. The results show clearly that a beveled patch reduces the stress concentrations in the damaged area and even at its edges. The hybrid patch also ensures good durability of the repair by optimizing its stacking sequence and the location of the different layers according to the fibers orientations.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.11-18
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• 2012

이 논문에서는 유리-에폭시 섬유 보강 복합재료판에 $K_I$ 과 $K_{II}$ 에 의한 혼합모우드 상태의 균열된 알루미늄판의 응력확대계수의 수치해석 산정을 다루고 있다. 응력확대계수 산정을 위한 가상균열닫힘법과 2단계 확장법이 고려된다. 에너지 방출률과 응력확대계수의 항으로 표현되는 파괴역학 매개변수 계산을 위하여, p-수렴 부분 층별모델이 채택된다. 고려되는 p-수렴 방식은 저매개변수 요소의 개념에 기초한다. 1개 층에 대해 가정된 변위장, 변위-변형률 관계, 그리고 3차원 구성방정식은 2차원과 1차원 고차 형상함수의 조합으로 정의된다. 고려되는 요소는 변위장의 보간과 수치적분을 수행하기 위해 로바토 형상함수와 가우스-로바토 적분법이 사용된다. 언급된 모델과 기법들을 사용하여, 경사각도의 변화에 따른 적층판 형상의 효과와 접착제의 강도가 팻치보강 시스템에 미치는 영향이 조사된다. 중립축 변화에 따른 팻치보강 적층판의 면외 휨 효과도 분석된다. 고려되는 모델의 정확성과 단순성 등에 관해서 응력확대계수, 응력분포, 자유도 수, 에너지 방출률 등의 항목을 가지고서 평가된다.