بررسي ميزان جذب انرژي در ساندويچ پنل هاي كامپوزيتي با هسته داراي ساختار سلولي خرپايي مشبّك

كارشناسي ارشد

مفهوم نوظهور ابرمواد مكانيكي طي چندين سال اخير به‌دليل پيشرفت‌هاي صورت‌گرفته در تكنيك‌هاي ساخت افزايشي كه منجر به ساخت موادي با ساختارهاي دلخواه و پيچيده در ابعاد ميكرو و نانو شده، توجهات بسياري را به خود جلب كرده است. ساختار طراحي‌شده در ابعاد ميكرو يا نانو براي ابرمواد مكانيكي باعث ايجاد خواص مكانيكي نادر يا بي‌سابقه‌اي شده است كه مي‌توان از آن‌ها براي خلق مواد پيشرفته با عملكردهاي تازه استفاده كرد. پايه و اساس طراحي بسياري از ابرمواد مكانيكي ساختارهاي سلولي هستند كه از تكرار يك سلول واحد با طراحي خاص تشكيل شده‌اند. هسته‌هاي سبك‌وزن و داراي ساختار معماري‌شده به‌عنوان يك جايگزين پيشرفته براي بهبود عملكرد كلي سازه‌هاي ساندويچي معرفي شده‌اند. تحقيقات پيشين در اين زمينه نشان داده است كه با استفاده از يك ساختار سلولي مناسب براي هسته مي‌توان عملكرد ضربه‌پذيري و جذب انرژي اين سازه‌ها را بهبود بخشيد. در اين تحقيق با استفاده از يك ساختار سلولي مناسب و پركاربرد عملكرد جذب انرژي در ضربه با سرعت كم سازه ساندويچي، تحمل فشار و فشار پس از ضربه با سرعت كم در دو حالت ساختار يكنواخت و داراي گراديان چگالي در راستاي ضخامت هسته بررسي و با استفاده از تحليل المان محدود و آزمايش آزمايشگاهي عملكرد آن‌ها با يكديگر مقايسه شده است. اين آزمايش‌ها روي هسته ساخته شده از جنس فوم نيز تكرار شد تا عملكرد ساختارهاي سلولي با هسته فوم مقايسه شود. نتايج آزمايش ضربه نشان داد با تغيير در نحوه توزيع چگالي در هر لايه از هسته و ايجاد گراديان چگالي مي‌توان جذب انرژي ساختار خرپايي شبكه را بهبود داد. ساختار داراي گراديان چگالي اجازه پيشروي بيشتر در عمق هسته را به ضربه زننده مي‌داد كه باعث تغييرشكل‌هاي پلاستيك بيشتر و در نتيجه آن جذب انرژي بيشتر مي‌شود. هم‌چنين مشخص شد هر دو ساختار توانايي جذب 90 درصد به بالا از انرژي ضربه وارد شده به خود را دارند. ساختار با چگالي يكنواخت توانايي تحمل بارهاي ضربه‌اي بزرگتري را داشت كه نشان‌دهنده استحكام بالاتر آن نسبت به ساختار داراي گراديان چگالي است. از نظر توانايي تحمل بار فشاري پس از اعمال ضربه، ساختار با چگالي يكنواخت تحمل بار بزرگتري دارد. در واقع توانايي تحمل بار فشاري در اين نوع ساختار براي نمونه سالم و آسيب ديده تقريبا برابر بود. نهايتا مشخص شد كه چارچوب ايجاد شده براي تحليل المان محدود توانايي پيش‌بيني رفتار كلي ساختارها تحت بار ضربه و تميز دادن تفاوت‌هاي بين ساختار داراي گراديان چگالي و ساختار با چگالي يكنواخت را دارد.

207346

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

دكتر فتح الله طاهري بهروز