در این مقاله، روش انتگرال J برای محاسبه و تحلیل ترک در مواد مرکب لایه ای مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش ترک تحت زوایای مختلف با طول های مختلف در انواع لایه بندی مورد بررسی قرار می گیرد و حالت بحرانی و بهترین حالت مشخص می گردد . برای تحلیل ترک در ماده مرکب ابتدا توسط یک نرم افزار المان محدود ماده مورد تحلیل قرار گرفته و توسط یک برنامه که به صورت جداگانه برای نرم افزار المان محدود تعریف می شود انتگرال J به صورت عددی محاسبه می شود سپس با استفاده از انتگرال J ضریب تمرکز تنش در ماده مورد محاسبه قرار می گیرد. علت این که به طور مستقیم ضریب تمرکز تنش محاسبه نمی شود این است که چون ترک در نوک آن دارای تکِین می باشد بنابراین نرم افزار المان محدود با خطای بالایی آن را محاسبه می نماید ولی با استفاده از خاصیت استقلال از مسیر انتگرال J می توان در مسیرهای دورتر از نوک ترک انتگرال J و در نتیجه ضریب تمرکز تنش را محاسبه کرد .

مخازن استوانه­ای جدار ضخیم در صنایع نفت، شیمیایی، هسته­­ای و نظامی به منظور تحمل فشارهای داخلی کاربرد ویژه­ای دارند. وجود تنش پسماند فشاری در جداره­ی مخازن جدار ضخیم موجب افزایش فشار ترکیدگی و عمر خستگی آن می­گردد. فرآیندهای اتوفرتاژ و تداخل شعاعی در استوانه­ی چندلایه­ از روش­های مرسوم ایجاد تنش پسماند در جداره­ی مخازن می­باشند. به منظور دستیابی به استحکام و عمر خستگی بالاتر، از ترکیب این دو فرآیند نیز استفاده می­شود. انتگرال J معیار مناسبی جهت ارزیابی رشد ترک در میدان­های کرنش الاستیک و الاستوپلاستیک می­باشد. در این پژوهش با استفاده از روش اجزای محدود، توزیع انتگرال J در طول پیشانی ترک نیم بیضی در سطح داخلی استوانه­ی دولایه­ی متداخل که انتهای آن بسته بوده و لایه داخلی آن اتوفرتاژ گردیده، محاسبه و سپس فشار ترکیدگی بر مبنای معیار چقرمگی شکست ماده، JΙC تعیین شده است. همچنین تاثیر پارامترهای مقدار اتوفرتاژ، تداخل شعاعی، عمق، زاویه و شکل ترک بر توزیع انتگرال­ J و فشار ترکیدگی بررسی گردیده است. لایه­های داخلی و خارجی استوانه­ی دو لایه از جنس آلیاژ آلومینیوم 7075 گرید 6T در نظر گرفته شده است. رفتار سخت ­شوند­گی غیر خطی دوره­ای این آلیاژ با استفاده از مدل چابوچه، پیش بینی گردیده است. اعتبار پژوهش بررسی و دقت بالای نتایج، اثبات گردید.

هدف از این مقاله مقاوم سازی لوله های استوانه ای حاوی ترک محیطی کامل (داخلی و خارجی) تحت فشار داخلی با استفاده از وصله های کامپوزیتی به دلیل خواص بارزشان می باشد. در فرآیند تحقیق به منظور اعتبار بخشی مدل های پیشنهادی، ابتدا لوله استوانه ای حاوی ترک محیطی تحت کشش یکنواخت، مدل سازی و نتایج ضرایب شدت تنش با مقاله موجود مقایسه شده است. سپس به منظور اثبات صحت روند مدل سازی وصله کامپوزیتی و چسب، ورق آسیب دیده حاوی ترک مرکزی مدل سازی و نتایج ضرایب شدت تنش با مقاله موجود مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. محاسبه ضرایب شدت تنش در نوک ترک با بهره گیری از انتگرالJ حاصل شده است. پس از اثبات روند شبیه سازی در دو مرحله به بررسی عملکرد لوله های استوانه ای با ترک محیطی داخلی و خارجی کامل با ترک هایی با عمق نسبی 4/0 تا 8/0 با استفاده از روش اجزای محدود سه بعدی تحت فشار داخلی، قبل و پس از ترمیم پرداخته شده است. در پروسه ترمیم از کامپوزیت های بور/اپوکسی، کربن/اپوکسی و شیشه/اپوکسی استفاده است. نتایج تحقیق نشان داد استفاده از وصله های کامپوزیتی به میزان قابل توجهی ضرایب شدت تنش را کاهش داده و این کاهش در لوله حاوی ترک محیطی خارجی کامل بیشتر از لوله حاوی ترک محیطی داخلی کامل می باشد. همچنین در فرآیند تحقیق تاثیر ضخامت وصله، زاویه قرارگیری الیاف و جنس چسب بر ضریب شدت تنش مورد بررسی قرار گرفته است.