Marine Engineering

fa تحلیل عددی اثر تعمیرات بر استحکام سازه‌های دریایی Numerical Analysis of the Effect of Repairs on the Strength of Marine Structures سازه کشتی Ship Structure مقاله پژوهشي Research Paper <table align="right" class="MsoTableGrid" dir="rtl" style="width:680px; margin-left:-1px; border-collapse:collapse; border:none" width="0"> <tbody> <tr> <td style="border-bottom:1px solid black; width:680px; padding:6px 0in 6px 0in; border-top:1px solid black; border-right:none; border-left:none" valign="top"> <div style="text-align: justify;">ترک‌های ایجادشده در ورق‌های فولادی، به‌ویژه در سازه‌های دریایی و صنعتی، از عوامل اصلی کاهش استحکام و ایمنی سازه‌ها محسوب می‌شوند. ترمیم مؤثر چنین آسیب‌هایی نقش مهمی در افزایش طول عمر و بهبود قابلیت اطمینان سازه دارد. ازاین‌رو، پژوهش حاضر با هدف بررسی عملکرد وصله‌های کامپوزیتی در ترمیم ترک‌های ورق فولادی و بهبود رفتار شکست آن‌ها انجام شده است. در این تحقیق، تحلیل عددی به کمک نرم‌افزار Abaqus و روش انتگرال J انجام شد تا اثر ویژگی‌های مختلف وصله‌های کامپوزیتی بر رفتار مکانیکی بررسی شود. متغیرهای اصلی شامل جنس وصله (کربن–اپوکسی و الیاف شیشه‌ای)، ضخامت (۰.۴، ۰.۵، ۰.۶ و ۱.۲ میلی‌متر) و زاویه الیاف (۰، ۴۵ و ۹۰ درجه) بودند. مدل‌سازی و شبیه‌سازی برای حالت‌های یک‌طرفه و دوطرفه انجام شد و پارامترهایی همچون ضریب شدت تنش (K)، تنش محوری (S22) و بازشدگی نوک ترک (COD) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نوآوری پژوهش در مقایسه سیستماتیک اثر جنس، ضخامت و زاویه الیاف وصله‌ها در قالب یک تحلیل سه‌بعدی جامع و ارزیابی دقیق کاهش تنش‌ها و تغییر شکل نوک ترک نهفته است. </div> <div style="text-align: justify;">یافته‌ها نشان داد که وصله‌های کربن–اپوکسی نسبت به وصله‌های الیاف شیشه‌ای کارایی بیشتری در کاهش ضریب شدت تنش و بازشدگی نوک ترک دارند. همچنین، افزایش ضخامت وصله و قرارگیری الیاف در زاویه ۹۰ درجه نسبت به راستای بارگذاری، بیشترین کاهش در K و S22 را ایجاد کرد. علاوه بر این، وصله‌های دوطرفه عملکرد بهتری نسبت به وصله‌های یک‌طرفه در کاهش تنش‌ها نشان دادند. بر اساس نتایج، می‌توان توصیه کرد که در کاربردهای صنعتی، به‌ویژه در محیط‌های دریایی، استفاده از وصله‌های کربن–اپوکسی با ضخامت بیشتر و آرایش الیاف در راستای ۹۰ درجه گزینه‌ای بهینه برای ترمیم و افزایش دوام ورق‌های فولادی ترک‌دار است.</div> </td> </tr> </tbody> </table> <div style="text-align: justify;">Cracks formed in steel plates, especially in marine and industrial structures, are considered one of the main factors that reduce the strength and safety of structures. Effective repair of such damage plays an important role in increasing service life and improving structural reliability. Therefore, the present study was conducted with the aim of investigating the performance of composite patches in repairing cracked steel plates and improving their fracture behavior.</div> <div style="text-align: justify;">In this research, numerical analysis was performed using Abaqus software and the J-Integral method to examine the effect of different composite patch characteristics on mechanical behavior. The main variables included patch material (carbon–epoxy and glass fiber), thicknesses (0.4, 0.5, 0.6, and 1.2 mm), and fiber orientations (0°, 45°, and 90°). Modeling and simulation were carried out for single-sided and double-sided patches, and parameters such as Stress Intensity Factor (K), axial stress (S22), and crack opening displacement (COD) were evaluated. The novelty of this study lies in the systematic comparison of patch material, thickness, and fiber orientation within a comprehensive three-dimensional analysis and in the precise evaluation of stress reduction and crack tip deformation.</div> The findings showed that carbon–epoxy patches had greater efficiency than glass fiber patches in reducing the Stress Intensity Factor and crack opening displacement. Furthermore, increasing the patch thickness and placing the fibers at an angle of 90° relative to the loading direction produced the greatest reduction in K and S22. In addition, double-sided patches showed better performance compared to single-sided patches in reducing stresses. Based on the results, it can be recommended that in industrial applications, especially in marine environments, the use of carbon–epoxy patches with greater thickness and fiber orientation at 90° is an optimal option for repairing and increasing the durability of cracked steel plates. وصله کامپوزیتی,ترمیم ترک,ضریب شدت تنش,شبیه‌سازی آباکوس,روش انتگرال جی Composite patch,Crack repair,Stress Intensity Factor,Abaqus simulation,J-Integral method 21 31 http://marine-eng.ir/browse.php?a_code=A-10-430-9&slc_lang=fa&sid=1 Afshin Ghasemi افشین قاسمی Afshinghasemi1994@gmail.com 10031947532846006249 10031947532846006249 No Persian Gulf University دانشگاه خلیج فارس Sajad Hajizadeh سجاد حاجی زاده hajizadeh@pgu.ac.ir 10031947532846006250 10031947532846006250 Yes Persian Gulf University, Bushehr دانشگاه خلیج فارس Hassan Abyn حسن آبین abynhassan@pgu.ac.ir 10031947532846006251 10031947532846006251 No Persian Gulf University دانشگاه خلیج فارس