بررسی تجربی خواص خمشی تیرهای ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های فلز- الیاف

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد فیروزکوه

2 دانشگاه صنعتی امیر کبیر

چکیده

کاربرد سازه­های ساندویچی در سازه­هایی که وزن در آنها اهمیت زیادی دارد، مثل هواپیما­ها، قایق­ها و قطارهای تندرو در حال افزایش است. انتخاب مناسب جنس هسته و رویه­ها از نکات مهم در طراحی سازه­های ساندویچی است. امروزه استفاده از رویه‌های فلزی یا کامپوزیتی رایج است. اما، هریک از این مواد معایبی دارند که کاربرد آنها را محدود می‌سازد. از این رو، چندلایه­های فلز- الیاف با داشتن خواص مکانیکی مناسب که تلفیقی از خواص فلزها و کامپوزیت­های الیافی است، می‌توانند جایگزینی مناسب برای سازه‌های ساندویچی سنتی باشند. در این پژوهش، رفتار تیرهای ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های آلومینیم- الیاف شیشه زیر بار خمشی بررسی شد. برای انجام آزمون‌های تجربی سه گروه نمونه با رویه­های با لایه‌چینی متفاوت شامل AL/GE(0-90)/GE(90-0)/AL، AL/GE(0-90)/AL/GE(90-0) و GE(0-90-0-90-90-0-90-0) و هسته‌های از جنس اسفنج پلی‌یورتان با چگالی kg/m340 ساخته و آزمایش شده‌اند. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد، سازه‌های ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های فلز- الیاف توزیع مناسب‌تری از بار را روی کل سازه ایجاد می‌کنند و پیوستگی ساختاری آنها تا پایان مرحله فشردگی کامل هسته به‌خوبی حفظ می شود. اتصال خوب لایه کامپوزیتی و هسته اسفنجی از دیگر نکاتی است که ظرفیت تحمل بار سازه را افزایش می‌دهد. در بخش تحلیلی نیز با استفاده از روش کلاسیک، نمودارهای نیرو- جابه‌جایی در ناحیه کشسان، برای هریک از نمونه‌ها به‌دست آمد. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی نشان می‌دهد، خرابی در تیرهای ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های فلز- الیاف به دلیل بزرگ‌تربودن ناحیه کشسانی، دیرتر شروع می‌شود، پیش‌بینی تحلیلی در ناحیه بزرگ‌تری منطبق بر نتایج تجربی است و مدل تحلیلی رفتار این تیرهای ساندویچی را به‌خوبی پیش‌بینی می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Bending Properties of Sandwich Beams with Fiber Metal Laminate Face Sheet

نویسندگان [English]

  • Mostafa Sabzikar Boroujerdy1 1
  • Soheil Dariushi 2
  • Mojtaba Sadighi 2
1 Firoozkooh Branch, Islamic Azad University
2 Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

Sandwich structures are widely used in aerospace, high speed trains and marine applications because of lightweight and high in-plane and flexural stiffness. Sandwich structures consist of two thin face sheets and a core. Face sheets usually are made from highly stiff and highly strong materials; In general, the face sheets may be of different metal or composite layers. Both metal and composite face sheets have advantages and disadvantages, and searching for new materials with better properties is in progress. In this paper flexural behavior of a new generation sandwich beams with fiber metal laminate (FML) face sheets were investigated experimentally. Three groups of specimens with different layer arrangements of face sheets consist of (Al/GE (0-90)/GE(90-0)/Al), (Al/GE(0-90)/Al/GE(90-0)) and (GE(0-90-0-90-90-0-90-0)) and 40 kg/m3 polyurethane foam core were made and tested. The results show that sandwich beams with FML face sheets have better resistance against local loads, while composite faces are weak against intense loads. Also, FML faces are lighter than metal face sheets and have better connection to foam core. Also, a simple classical theory was used to predict the force-deflection behaviour of sandwich beams in elastic region. Good agreement between the experimental results and analytical prediction were obtained. Sandwich beams with FML face sheets have larger elastic region than beams with composite face sheets therefore agreement between the analytical and experimental results in these specimens are in larger area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : sandwich beam
  • fiber metal laminate
  • 3- point bending
  • glass fiber
  • layer arrangement