Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10584
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorMeftah Hrairi , Ph.Den_US
dc.contributor.advisorJaffar Syed Mohamed Ali, Ph.Den_US
dc.contributor.authorAabid, Abdulen_US
dc.date.accessioned2021-05-31T02:55:26Z-
dc.date.available2021-05-31T02:55:26Z-
dc.date.issued2020-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/10584-
dc.description.abstractActive repair of a damaged structure using piezoelectric (PZT) actuators in controlling crack by electro-mechanical effect has played a significant role in recent years. Similarly, passive repair of damaged structures by means of various composite material patches have been widely studied by many researchers during the last four decades. This thesis proposes a hybrid repair of edge-cracked and center-cracked plates by using PZT actuators at the front of the plate, and a composite patch at the back of the plate via analytical, numerical, and experimental investigation. The models relate the Mode-I stress intensity factor (SIF), composite patch, and PZT actuator parameters for an edge-cracked and center-cracked aluminium plates, respectively. The electromechanical models are based on Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM), the singular stress at the crack tip, and the coupling effects of the PZT actuators. The first part of this thesis presents the finite element (FE) modelling and analysis of the present model and its validation with the existing results. In the second part, two types of analytical models were presented. In the first method, the solution was obtained from Rose’s equations for the cracked plate integrated with a composite patch and passive PZT actuators under uniform uniaxial load. Then, the SIF for a cracked plate due to stress produced by PZT actuators was analytically modeled using the weighted functions method. The superposition principle method (SPM) was then used to superimpose the aforementioned solutions to yield the PZT actuators and composite patch hybrid SIF. In the second method, the analytical approach was driven from the parallel mean function (PMF), which is the combination of two separate solutions of passive and active analytical methods. Both proposed analytical models’ results were verified against the finite element ones. The results demonstrated relatively low errors of less than 10% between the analytical and the FE values in all the cases studied in this work. Thus, the solutions obtained using the analytical approach are acceptable for the computation of SIF with reasonable accuracy. In the third part, an experimental investigation was carried out to verify the analytical and the FE results under Mode-I loading condition of an edge-cracked plate. Additionally, a parametric analysis was conducted to understand the influence of composite patch and PZT actuators on the mitigation of the SIF. In the fourth part of this thesis, the design of experiments (DOE) method was used to optimize the process parameters that lead to minimal SIF. Therefore, three parameters were used to optimize the reduction of SIF for the case of active and passive repair, whereas four parameters were used to investigate the optimal result of the hybrid repair. The present results demonstrated that the maximum reduction of SIF is accomplished by the application of the thick composite patch with thin adhesive bond coupled with thin actuators at higher voltage. In summary, this thesis investigated the possibility and pragmatism of the hybrid repair of edge-cracked and center-cracked plates under Mode-I loading condition with analytical, FE, experimental and optimization studies.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2020en_US
dc.titleHybrid repair of cracked plates strengthened with composite patches and piezoelectric actuatorsen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US
dc.description.identityt11100427915AbdulAabiden_US
dc.description.identifierThesis : Hybrid repair of cracked plates strengthened with composite patches and piezoelectric actuators /by Abdul Aabiden_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeDoctor of Philosophy (Engineering)en_US
dc.description.abstractarabicلقد لعب الإصلاح النشط للهيكل التالف باستخدام المشغلات الكهرو ضغطية (PZT) في التحكم في الشرخ بالتأثير الكهروميكانيكي دورًا مهمًا في السنوات الأخيرة. وبالمثل، تمت دراسة الإصلاح السلبي للهياكل التالفة عن طريق مختلف بقع المواد المركبة على نطاق واسع من قبل العديد من الباحثين خلال العقود الأربعة الماضية. تقترح هذه الأطروحة الإصلاح الهجين للألواح المشققة في الحواف والمتشققة في الوسط باستخدام مشغلات PZT في مقدمة اللوحة، أما في الجزء الخلفي من اللوحة فيستخدم المواد المركبة للربط. وقد تم استخدام الطرق التحليلية، العددية والتجريبية. ترتبط النماذج بعامل شدة الإجهاد Mode-I (SIF)، والرابط ذو المواد لمركبه، ومعاملات مشغل PZT لألواح الألمنيوم المشققة بالحافة والمتشققة في المركز، على التوالي. تعتمد النماذج الكهروميكانيكية على ميكانيكا الكسر المرن الخطي (LEFM)، والضغط المفرد عند طرف الشق، وتأثيرات اقتران مشغلات PZT. يقدم الجزء الأول من هذه الأطروحة نمذجة العناصر المحدودة (FE) وتحليل النموذج الحالي والتحقق من صحة الطريقة مع النتيجة الحالية. في الجزء الثاني تم تقديم نوعين من النماذج التحليلية. في الطريقة الأولى، تم الحصول على الحل من معادلات روز للوحة المكسورة المدمجة مع الرقعة ذو المواد المركبة ومشغلات PZT سلبية تحت حمل أحادي المحور. بعد ذلك، تم تصميم نموذج SIF للوحة المكسورة بسبب الإجهاد الناتج عن مشغلات PZT بشكل تحليلي باستخدام طريقة الوظائف الموزونة. ثم تم استخدام طريقة مبدأ التراكب (SPM) لتركيب الحلول المذكورة أعلاه لإنتاج مشغلات PZT وSIF الهجين المركب. في الطريقة الثانية، كان النهج التحليلي مدفوعًا من دالة المتوسط المتوازي (PMF)، وهي مزيج من حلين منفصلين من الأساليب التحليلية السلبية والنشطة. أخيرًا، تم التحقق من الطريقة التحليلية المقترحة باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA). أظهرت النتائج أخطاء منخفضة نسبيًا أقل من 10٪ بين القيم التحليلية وقيم FE في جميع الحالات التي تمت دراستها في هذا العمل. وبالتالي، فإن الحلول التي تم الحصول عليها باستخدام النهج التحليلي مقبولة لحساب SIF بدقة معقولة. في الجزء الثالث، تم إجراء التحقيق التجريبي للتحقق من الأسلوب التحليلي وطريقة FE في ظل حالة تحميل الوضع الأول للوحة مشققة الحافة. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء التحليل المعياري لفهم تأثير التصحيح المركب ومشغلات PZT على التخفيف من SIF. في الجزء الرابع من هذه الرسالة، تم استخدام طريقة تصميم التجارب (DOE) لدراسة تأثير المعلمات بدقة. لذلك، تم استخدام ثلاث معاملات لتحسين النتائج الدنيا مع قيمة مناسبة معقولة في تقليل SIF لحالة الإصلاح النشط والسلبي، بينما تم استخدام أربع معاملات للتحقق من النتيجة المثلى للإصلاح الهجين. أظهرت النتائج الحالية أن الحد الأقصى من SIF يتم تحقيقه من خلال تطبيق الرقعة ذو المواد المركبة السميكة برابطة رقيقة لاصقة مقترنة بمشغلات رفيعة عند الجهد العالي. باختصار، بحثت هذه الأطروحة في إمكانية وعملية الإصلاح الهجين للألواح المتشققة بالحافة والمتشققة في المنتصف في ظل حالة التحميل Mode-I مع الدراسات التحليلية، FE ، التجريبية والتحسين.  en_US
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2020.en_US
dc.description.physicaldescriptionxxi, 183 leaves : colour illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100427915AbdulAabid_24.pdf24 pages file364.58 kBAdobe PDFView/Open
t11100427915AbdulAabid_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file3.68 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.