تعيين استحكام پنل هاي ساندويچي كامپوزيتي تحت بار عرضي با لحاظ رفتار غيرخطي مادي پوسته ها

كارشناسي ارشد

يكي از موضوعات مهم در طراحي سازه هاي مختلف، داشتن استحكام بالا در مقابل پايين بودن وزن سازه مي باشد. از پنل هاي ساندويچي به‌عنوان يكي از اين نوع سازه ها مي توان نام برد. بالا بودن خواص مكانيكي پنل هاي ساندويچي به‌خصوص سفتي خمشي بالا در مقابل وزن پايين آن‌ها سبب شده است اين سازه ها به‌طور گسترده در صنايع مختلف هوايي و دريايي مورد استفاده قرار بگيرد. بنابراين آشنايي با رفتار، مكانيزم تخريب و استحكام نهايي پنل هاي ساندويچي كمك قابل توجهي در طراحي آن‌ها خواهد كرد. بررسي ها نشان داده است كه نوع بارگذاري، جنس مواد تشكيل دهنده و ابعاد پنل هاي ساندويچي سه عامل اصلي تأثيرگذار بر روي استحكام اين سازه ها است. از طرف ديگر مشكلاتي كه در هنگام ساخت و يا آسيب هايي مانند ضربه ناگهاني ايجاد مي شود، ممكن است باعث كاهش شديد در استحكام اين سازه ها شود. ازاين‌رو در اين تحقيق به بررسي رفتار، مكانيزم تخريب و استحكام تيرهاي ساندويچي كامپوزيتي بدون نقص و داراي نقص اوليه به‌صورت جدايش هسته-پوسته پرداخته شد. تيرهاي ساندويچي بدون جدايش اوليه با سه طول مختلف و دو نوع لايه چيني مورد آزمايش خمش چهار نقطه قرارگرفته است. از طرف ديگر با قرارگيري جدايش بين هسته و پوسته در نواحي مختلف از تير ساندويچي اثر جدايش بر روي استحكام و مكانيزم تخريب در تيرهاي ساندويچي كامپوزيتي بررسي شد. همچنين با استفاده از شبيه سازي عددي رفتار مواد تشكيل دهنده تير ساندويچي و مكانيزم هاي مختلف واماندگي مشاهده شده در آزمون خمش، سعي شد رفتار تيرهاي ساندويچي و حداكثر بار قابل‌حمل به‌وسيله‌ي اين سازه ها پيش بيني شود. از نتايج آزمون براي نمونه هاي بدون جدايش مشخص شد كه نوع لايه چيني بر روي حداكثر بار تأثيرگذار نيست كه علت آن را مي توان تسليم شدن هسته فومي و مكانيزم فرورفتگي پيش از هر تخريب ديگر عنوان كرد. همچنين براي اين نمونه ها مشاهده شد كه با كاهش طول تير تأثير نوع لايه چيني بر روي رفتار خمشي كاهش پيداكرده است. از طرف ديگر براي تيرهاي ساندويچي داراي جدايش اوليه بين هسته-پوسته مشاهده شد، وجود اين جدايش در قسمت فشاري بين دو غلتك بارگذاري به علت گسترش ناگهاني ترك بين هسته-پوسته، سبب افت ناگهاني استحكام تير ساندويچي شده و حالت بحراني تري نسبت به نمونه هاي داراي جدايش اوليه در قسمت برشي تير ايجاد مي كند. در شبيه سازي عددي به‌طور توأمان مكانيزم هاي تخريب براي پوسته ي كامپوزيتي با استفاده از معيار هشين اصلاح شده، لهيدگي در هسته فوم با استفاده از مدل لهيدگي فوم، رشد ترك در هسته و جدايش بين هسته و پوسته به ترتيب با در نظر گرفتن مدل المان محدود توسعه‌يافته و مدل ناحيه چسبناك پيش بيني شد. همچنين رفتار غيرخطي مواد تشكيل دهنده با استفاده از تعريف پارامتر آسيب به‌عنوان شيب مماسي رابطه تنش-كرنش برشي مواد تشكيل دهنده تير ساندويچي در زيرروال USDFLD به همراه معيار تخريب هشين پياده سازي شد. درنهايت نشان داده شد نتايج پيش بيني عددي تطابق خوبي با نتايج آزمون هاي خمش چهار نقطه دارند.

189487

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر فتح اله طاهري بهروز