بررسی تجربی و عددی خواص مکانیکی رفتار خمش و فشار ساندویچ پانل الیاف کربن / اپوکسی با هسته جدید M شکل

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، علی‌آباد کتول، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، ساری، ایران

10.22044/jsfm.2021.10709.3371

چکیده

مقاله حاضر با رویکرد تجربی و عددی رفتار مکانیکی ساندویچ پانل کامپوزیتی با هسته جدید مشبک M شکل را که تحت بارهای خمشی سه‌نقطه‌ای و فشاری قرار دارد، بررسی کرده است. برای این منظور، در این آزمایش یک ساندویچ پانل کامپوزیتی با هسته M شکل از الیاف کربن ساخته شده است. برای ساخت ساندویچ پانل‌ها، از روش قالب انتقال رزین به کمک خلا (VARTM) برای دستیابی به یک ورقه (لمینیت) عاری از هرگونه نقصی استفاده شده است. پس از آن، فوم پلی‌اورتان با چگالی 80 کیلوگرم بر متر مکعب به هسته ساندویچ پانل تزریق شده است. سپس، یک طراحی منحصر به فرد برای هسته های ساندویچ پانل ارائه شده‌است. مطالعه منحنی های نیرو برحسب جابجایی به دست آمده از آزمون های فشار و خمش سه نقطه‌ای بر ساندویچ پانل نشان داد که ساندویچ پانل درحالی که سبک می‌باشد از یک مقاومت مکانیکی مطلوب برخوردار است. لازم به ذکر است که داده‌های تجربی با نتایج شبیه‌سازی عددی در نرم افزار آباکوس مقایسه گردید و مشخص شد که نتایج عددی با نتایج تجربی مطابقت خوبی دارند لذا امکان استفاده از شبیه‌سازی عددی به جای روش های تجربی وقت‌گیر را برای طراحی و تجزیه و تحلیل فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها


[1] Farrokhabadi A, Taghizadeh SA, Madadi H, Norouzi H, Ataei A (2020) Experimental and numerical analysis of novel multi-layer sandwich panels under three point bending load. Compos Struct 250: 112631.
[2] Jen YM, Tang ZH (2020) Static bending strength assessment of sandwich panels with glass/ polypropylene faces and aluminum foam cores. Mod Phys Lett B 34(7n9): 2040016.
[3] Akhmet G, Yu Y, Hu P, Hou W, Han X           (2020) Analysis of the performance of adhesively bonded corrugated core sandwich structures using cohesive zone method. J Sandw Struct Mater 22: 104-124.
[4] Sayahlatifi S, Rahimi GH, Bokaei A (2020) The quasi-static behavior of hybrid corrugated composite/balsa core sandwich structures in four-point bending: Experimental study and numerical simulation. Eng Struct 210: 110361.
[5] Florence A, Jaswin MA, Arul Prakash MA, Jayaram RS (2020) Effect of energy-absorbing materials on the mechanical behaviour of hybrid FRP honeycomb core sandwich composites. Mater Res Innov 24(4): 244-255.
[6] Ma M, Yao W, Jiang W, Jin W, Chen Y, Li P (2020) Fatigue Behavior of composite sandwich panels under three point bending load. Polymer Testing 91: 106795.
[7] Joseph JDR, Prabakar J, Alagusundaramoorthy P (2019) Flexural behavior of concrete sandwich panels under punching load and four-point bending—experimental and analytical study. Adv Struct Eng 2: 771-781.
[8] Zhou G, ling Leung H, Robinson B,                 Zheng C (2019) New method for the evaluation     of residual compressive strengths of sandwich panels via four-point bending. Mech Mater 136: 103075.
[9] Wang Z, Li Z, Xiong W (2019) Experimental investigation on bending behavior of honeycomb sandwich panel with ceramic tile face-sheet. Compos Part B-Eng 164: 280-286.
[10] Shi S, Chen B, Chen H, Sun Z (2017) Three-point bending and in-plane compression properties of carbon-fiber/aluminum-honeycomb sandwich panels with short-Kevlar-fiber toughening. Acta Mater Compos Sin 34(9): 1953-1959.
[11] Formisano A, Durante M, Viscusi A, Carrino L (2021) Mechanical behavior and collapse mechanisms of innovative aluminum foam-based sandwich panels under three-point bending. Int J Adv Manuf Technol 1: 1-9.
[12] Sun G, Huo X, Chen D, Li Q (2017) Experimental and numerical study on honeycomb sandwich panels under bending and in-panel compression. Mater Des 133: 154-168.
[13] Wang Z, Li Z, Xiong W (2019) Numerical study on three-point bending behavior of honeycomb sandwich with ceramic tile. Compos Part B-Eng 167: 63-70.
[14] Rupp P, Elsner P, Weidenmann KA (2019) Failure mode maps for four-point-bending of hybrid sandwich structures with carbon fiber reinforced plastic face sheets and aluminum foam cores manufactured by a polyurethane spraying process. J Sandw Struct 21(8): 2654-2679.
[15] Cinar K (2020) Evaluation of sandwich panels with composite tube-reinforced foam core under bending and flatwise compression. J Sandw Struct 22(2): 480-493.
[16] Shah UB, Kapania RK (2020) Failure of hexagonal and triangular honeycomb core sandwich panels. AIAA J 58(11): 4923-4940.
[17] Djama K, Michel L, Gabor A, Ferrier E (2019) Mechanical behaviour of a sandwich panel composed of hybrid skins and novel glass fibre reinforced polymer truss core. Compos Struct 215: 35-48.
[18] Gao S, Wang C, Xing B, Shen M, Zhao W, Zhao Z (2020) Experimental investigation on bending behaviour of ZrO2 honeycomb sandwich structures prepared by DLP stereolithography. Thin-Walled Struct 157: 107099.
[19] Uzay C, Geren N, Boztepe MH, Bayramoglu M (2019) Bending behavior of sandwich structures with different fiber facing types and extremely low-density foam cores. Mater Test 61(3): 220-230.
[20] Wang J, Shi C, Yang N, Sun H, Liu Y, Song B (2018) Strength, stiffness, and panel peeling strength of carbon fiber-reinforced composite sandwich structures with aluminum honeycomb cores for vehicle body. Compos Struct 184: 1189-1196.
[21] Norouzi H, Rostamiyan Y (2015) Experimental and numerical study of flatwise compression behavior of carbon fiber composite sandwich panels with new lattice cores. Constr Build Mater 100: 22-30.
[22] Arefi M, Najafitabar F (2021) Buckling and free vibration analyses of a sandwich beam made of a soft core with FG-GNPs reinforced composite face-sheets using Ritz Method. Thin-Walled Struct 158: 107200.
[23] Arefi M, Kiani M, Civalek O (2020) 3-D magneto-electro-thermal analysis of layered nanoplate including porous core nanoplate and piezomagnetic face-sheets. Appl Phys A 126(1): 1-18.
[24] Arefi M, Kiani M, Zamani MH (2020) Nonlocal strain gradient theory for the magneto-electro-elastic vibration response of a porous FG-core sandwich nanoplate with piezomagnetic face sheets resting on an elastic foundation. J Sandw Struct 22(7): 2157-2185.
[25] Arefi M, Mohammad-Rezaei Bidgoli E, Zenkour AM (2019) Free vibration analysis of a sandwich nano-plate including FG core and piezoelectric face-sheets by considering neutral surface. Mech Adv Mater Struct 26(9): 741-752.
[26] Bidgoli EMR, Arefi M, Mohammadimehr M (2020) Free vibration analysis of honeycomb doubly curved shell integrated with CNT-reinforced piezoelectric layers. Mech Based Des Struct Mach 1-32.