رفتار خمشی ساختارهای ساندویچی با هسته کامپوزیتی موج دار و هندسه های متفاوت

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی مکانیک، صندوق پستی 143- 14115

2 سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سمنان، گروه مهندسی مکانیک، صندوق پستی 179-35145

چکیده

در این پژوهش، مطالعه تجربی و عددی رفتار خمشی نوع جدیدی از ساختارهای ساندویچی با رویه­ های کامپوزیتی از جنس شیشه-اپوکسی و هسته­ ای ترکیبی ازاسفنح PVC و کامپوزیت موج ­دار انجام شده است. هدف از افزودن کامپوزیت موج ­دار به داخل هسته، تقویت آن و درنتیجه تقویت سازه ساندویچی در برابر بارهای خمشی بدون افزایش چشمگیر وزن سازه است. پس از ساخت نمونه ­ها با استفاده از روش صنعتی قالب­ گیری انتقالی رزین به کمک خلأ نمونه­ ها مطابق با استاندارد ASTM C393 تحت آزمون خمش سه ­نقطه­ ای قرار گرفت و نمودار­های نیرو-جابه­ جایی مربوط به هر کدام به ­دست آمد. حل اجزای محدود برای مشخص­ کردن بیشترین جابه ­جایی در نمونه ­ها مطابق با بار اعمالی با نرم افزار Abaqus  انجام شد. برای افزایش صحت نتایج عددی، آزمون کشش برای به ­دست آمدن خواص مکانیکی رویه ­های کامپوزیتی و کامپوزیت موج­ دار داخل هسته مطابق با استاندارد ASTM D3039 انجام شد. در حل تجربی افزون بر نمونه مرجع با هسته ساده اسفنجی، سه مجموعه نمونه با سه هندسه متفاوت مربعی، ذوزنقه ­ای و مثلثی برای کامپوزیت موج ­دار تعبیه شده در داخل هسته­ ای از جنس اسفنح PVC ساخته شد. برای افزایش دقت تجربی مسئله از هر حالت سه نمونه یکسان ساخته شد و از میانگین داده ­ها در نتایج استفاده شد. نتایج نشان داد، بیشترین افزایش در سفتی خمشی و نیز نسبت سفتی خمشی به وزن برای نمونه­ های با هندسه ذوزنقه ­ای و کمترین افزایش این مقادیر برای نمونه ­های با هندسه مثلثی است. درنهایت، نتایج تجربی و عددی با هم مقایسه شدند که تطابق قابل­ قبولی بین این دو مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Flexural Behavior of Sandwich Structures Consisting of Corrugated Composite Core with Different Geometries

نویسندگان [English]

  • Rahmat Allah Rahmani 1
  • Gholamhossein Rahimi 1
  • Seyed Saeed Hosseini 2
1 Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box: 14115-143, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Semnan Branch, Islamic Azad University, P.O. Box: 35145-179, Semnan, Iran
چکیده [English]

An Experimental and numerical study on the flexural behavior of new types of sandwich structures with glass-epoxy skins and a combinatorial core consisting of PVC foam and a corrugated composite was performed. The purpose of inserting a corrugated composite into the core was the reinforcement of the core and so of the sandwich structure without substantial increment in its weight. Samples were prepared by vacuum assisted resin transform molding industrial technique and tested using three-point bending load test according to ASTM C393 and then the load-deflection curves were obtained. The finite element analysis was performed using Abaqus software to determine the maximum deflection of the samples. In order to increase the precision of numerical results, the tensile test was carried out according to ASTM D3039 to obtain the mechanical properties of the skins and corrugated composite. In addition to a reference sample consisting of a simple foam core, three series of samples were prepared, which consisted of corrugated composites, with square, trapezoidal and triangular geometries, inserted in a PVC foam core. For each experiment, three samples were prepared and tested and the data were used as mean values. It was revealed that the highest and lowest increases in flexural stiffness and flexural stiffness-to-weight ratio were obtained for the samples with trapezoidal and triangular geometries, respectively. Finally, the experimental and numerical results were compared and a good agreement was observed in all samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sandwich structure
  • geometric shape
  • corrugated core
  • composite skin
  • flexural behavior