ABSTRACT
The aim of reinforcement of the damaged or cracked part of a structure is to restore
structural efficiency. A two-dimensional finite element analysis is presented to predict
the efficiency and effectiveness of the repaired pre-cracked metallic panel with bonded
composite patch. In this analysis, pre-cracked aluminum 2024-T3 panels (680 x 180 x
1.5mm) repaired with rectangular boron-epoxy composite patch with different overlap
length were modeled and analysis using MSC Patran/Nastran.
Several configuration of design of patch were investigated. Two-dimensional finite
element analysis involving three layer technique is introduced to investigate the stress
intensity factor, maximum 2D stress, load carrying capacity and crack propagation. 2D
Mindlin plate elements which are with transverse shear deformation capability are
applied in the analysis; cracked plate, adhesive and boron-epoxy composite patch.
Maximum 2D stress and stress intensity factor at the crack tip of the repair panels
are compared with the unpatch panel. It was found that there are significant reductions
of maximum 2D stress and stress intensity factor at the crack tip after patching is done.
In the analysis, the most effective design of patch will be determined.
ABSTRAK
Tujuan peneguhan bahagian struktur yang rosak atau retak adalah untuk
memulihkan kecekapan struktur. Satu analisis elemen terbatas dua dimensi
dibentangkan untuk meramalkan kecekapan dan keberkesanan membaiki sekeping
panel berlogam yang retak dengan terikat tampalan bahan komposit. Dalam analisis
ini, sekeping aluminium panel 2024 T3 (680 x 180 x 1.5mm) yang retak dibaiki
dengan tampalan segiempat tepat boron-epoksi komposit dengan kepanjangan
pertindihan yang berbeza telah dimodel dan dianalisis menggunakan MSC Patran /
Nastran.
Beberapa konfigurasi reka bentuk bagi tampalan telah disiasat. Analisis elemen
terbatas dua dimensi melibatkan tiga teknik lapisan diperkenalkan untuk menyiasat
faktor keamatan tekanan, tekanan 2D maksimum, keupayaan menanggung beban dan
penyebaran retak. Plat 2D elemen-elemen Mindlin dengan keupayaan ubah bentuk
ricih melintang digunakan dalam analisis; plat retak, perekat dan tampalan
boron-epoksi komposit.
Tekanan 2D maksimum dan faktor keamatan tekanan pada hujung celah bagi
panel yang dibaiki dibandingkan dengan panel yang belum dibaiki. Terdapat
pengurangan penting pada tekanan 2D maksimum dan faktor keamatan tekanan pada
hujung celah selepas penampalan adalah dibuat. Reka bentuk tampalan yang paling
berkesan akan ditentukan
Analysis of a cracked metallic panel repaired with bonded composite material