Low Velocity Impact Behaviour of Damaged Composite Plates Repaired by Composite Patches

Abstract

Adhesive bonding techniqe is used in many engineering applications. Repairs based on adhesively bonded fibre composite patches are becoming widely accepted for repairing cracks or other defects. Patch application to damaged materials with adhesive bonding is used to extend the service life of the material.  In this study, patches were bonded damaged fiber-reinforced laminated composite plates and the dynamic load resistance was investigated numerically. Damaged composite plates and fiber reinforced composite patches are bonded with adhesive. Non-linear finite element analyses were performed in the ABAQUS finite element software. A cohesive zone model based on fracture mechanics was used as the adhesive material model. Low velocity impact behaviour of damaged plates reparied by composite patches was also investigated for different patch material such as aluminum and fiber reinforced composite. Impact analyses performed on different impact energy with constant impactor weight were investigated in terms of contact force variations, kinetic energy variations and impact damage. Damged plates without patch were perforated and damaged. Composite patches absorb impact energy and prevent the perforation.Yapıştırıcı ile birleştirme tekniği birçok mühendislik uygulamalarında kullanılmaktadır. Yapıştırma tekniği ile kullanılan fiber takviyeli kompozit yamalar ile tamir, çatlakların ve diğer hasarların tamirinde geniş çapta kullanılmaktadır. Yapıştırma tekniği ile hasarlı malzemelere yapıştırılan yama uygulamaları, malzemelerin kullanım ömürlerini uzatmak için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, yamalar hasara uğramış fiber takviyeli kompozit plakalara yapıştırılmış ve dinamik yük dayanım kabiliyeti nümerik olarak araştırılmıştır. Yamalar ve hasarlı kompozit plakalar yapıştırıcı kullanılarak birleştirilmiştir. Lineer olmayan sonlu elemanlar analizleri ABAQUS sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Kırılma mekaniği temelli kohezif bölge modeli yapıştırıcı malzemesinin modellenmesinde kullanılmıştır. Yamalar kullanılarak tamir edilen hasarlı plakaların düşük hızlı darbe davranışı kompozit ve alüminyum yama malzemesi kullanılarak farklı yama malzemeleri içinde araştırılmıştır. Darbe analizleri, sabit kütleli vurucu ile farklı darbe enerjilerinde yapılırken temas kuvveti değişimi, kinetik enerji değişimi ve darbe hasarı açısından da araştırılmıştır. Yamasız hasarlı plaka delinerek hasara uğramıştır. Kompozit yamalar darbe enerjisini sönümlemekte ve delinmeyi önlemekte başarılı bir davranış sergilemiştir.