مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی تجربی جذب انرژی ساندویچ ‌پانل با رویه کامپوزیت/الاستومر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
3 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
امروزه در اکثر سازه‌­های هوایی و صنایع دیگر از پانل‌­های ساندویچی به‌ عنوان سازه‌­های باربر سبک استفاده می‌­شود. سطوح صاف و یکنواخت و مقاومت عالی آن در مقابل خستگی، وزن پایین و جذب انرژی خوب آن از ویژگی‌­های پانل­‌های لانه‌ زنبوری است. در این مقاله به بررسی جذب انرژی و استحکام پانل‌های ساندویچ با رویه کامپوزیتی و استفاده از لایه الاستومر به ‌عنوان لایه بین رویه کامپوزیتی و هسته لانه ‌زنبوری آلومینیومی 5052، تحت بارگذاری پانچ شبه استاتیک، با استفاده از دو سنبه با مقطع مسطح و کروی، به‌صورت تجربی پرداخته‌شده است. حالت‌های خرابی در این آزمون شامل چروک شدن صفحه، جدا شدن لایه چسب بین صفحه و هسته، پارگی صفحه، خرد کردن هسته پانل ساندویچی خارج از صفحه، خم شدن مغزی پانل ساندویچی درون صفحه، پارگی مغزی پانل ساندویچی، طبقه‌بندی می‌شوند. با بررسی نتایج تجربی آزمون نفوذ سنبه مشخص گردید که استحکام و جذب انرژی ساندویچ‌ پانل با استفاده از لایه الاستومر 20 درصد افزایش پیدا‌کرده و انسجام و چسبندگی رویه ساندویچ ‌پانل به هسته بسیار بهبود پیدا‌کرده است. با استفاده از لایه الاستومر، در آزمون خمش سه‌نقطه­‌ای میزان جابجایی نمونه تا رسیدن به نیروی شکست سازه 8.7 برابر افزایش پیدا‌ کرده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental study of energy absorption of sandwich panel with composite/elastomer skin

نویسندگان English

Hamid Reza Rezayat 1
Hossein Toozandehjani 2
Amir Zakeri 3
1 PhD Student, Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 MSc Student, Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده English

Nowadays, sandwich panels are used as light load-bearing structures in most aerospace structures and other industries. Smooth and uniform surfaces, excellent resistance to fatigue, low weight, and good energy absorption are the characteristics of honeycomb panels. In this article, to investigate the energy absorption and strength of sandwich panels with composite skin and the use of an elastomer layer as a layer between the composite skin and aluminum honeycomb core 5052 under quasi-static punch loading, using two mandrels with flat and spherical cross-section. The experimental form has been discussed. The failure modes in this test include wrinkling of the skin, separation of the adhesive layer between the plate and the core, tearing of the plate, crushing of the core of the sandwich panel outside the plate, bending of the core of the sandwich panel inside the plate, rupture of the core of the sandwich panel are classified. By examining the experimental results of the mandrel penetration test, it was determined that the strength and energy absorption of the sandwich panel increased by 20% using the elastomer layer, and the cohesion and adhesion of the skin of the sandwich panel to the core was greatly improved. Using the elastomer layer, in the three-point bending test, the displacement of the sample increased by 8.7 times until reaching the breaking force of the structure.

کلیدواژه‌ها English

Elastomer
Energy Absorption
Sandwich Panel
Composite
[1]   Zhang Y, Y. Li, Guo k, Zhu L. Dynamic mechanical behaviour and energy absorption of aluminium honeycomb sandwich panels under repeated impact loads. Ocean Engineering. 2020 Nov 1;219:108344. doi: 10.1016/j.oceaneng.2020.108344
[2]   Zarei Mahmoudabadi M, Sadighi M. Experimental investigation on the energy absorption characteristics of honeycomb sandwich panels under quasi-static punch loading: Aerospace Science and Technology. 2019 Feb 23;88:273–86. doi: 10.1016/j.ast.2019.02.035
[3]   Khaire N, Tiwari G, Patel V, Iqbal M. Assessment of the ballistic response of honeycomb sandwich structures subjected to offset and normal impact. Defence Technology. 2022 Dec 27. doi: 10.1016/j.dt.2022.12.018
[4]   Tariq F, Uzair M, Shifa M, Residual compressive strength of aluminum alloy honeycomb sandwich panel in the presence of multiple impact dents.J. Journal of Sandwich Structures & Materials. 2021 Aug 1;24:1189–205. doi: 10.1177/10996362211036987
[5]   Sun G, Chen D, Wang H, Hazell P, Li Q. High-velocity impact behaviour of aluminium honeycomb sandwich panels with different structural configurations. International Journal of Impact Engineering. 2018 Aug 13; 122:119–36. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2018.08.007
[6]   Zhang Y, Yan L, Zhang C, Guo S. Low-velocity impact response of tube-reinforced honeycomb sandwich structure. Thin-Walled Structures. 2020 Sept 20;158:107188. doi: 10.1016/j.tws.2020.107188
[7]   Petras A, Sutcliffe M. Failure mode maps for honeycomb sandwich panels. Composite Structures. 1999 Jul 6;44:237–52. doi: 10.1016/S0263-8223(98)00123-8
[8]   Foo C, Seah L, Chai G. Low-velocity impact failure of aluminium honeycomb sandwich panels. Composite Structures. 2007 Oct 17;85:20–8. doi: 10.1016/j.compstruct.2007.10.016
[9]   Crupi V, Epasto G, Guglielmino E. Collapse modes in aluminium honeycomb sandwich panels under bending and impact loading. International Journal of Impact Engineering.: 2011 Dec 16;43:6–15. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2011.12.002
[10] Zhang X, Xu F, Zang Y, Feng W. Experimental and numerical investigation on damage behavior of honeycomb sandwich panel subjected to low-velocity impact. Composite Structures. 2020 Jan 3;236:111882 doi: 10.1016/j.compstruct.2020.111882
[12] Sun G, Huo X, Wang H, On the structural parameters of honeycomb-core sandwich panels against low-velocity impact, Composites. Part B Engineering. 2021 Apr 5;216:108881. doi: 10.1016/j.compositesb.2021.108881
[13] Hassanpour F, Liaghat G, Sabouri H, Experimental investigation of quasistatic penetration tests on honeycomb sandwich panels filled with polymer foam. Mechanics of advanced materials and Structures. 2018 Sept 14;27:1803-15. doi: 10.1080/15376494.2018.1525628
[14] Ricardo J, Rocha B, Marcelo F. S, edgewise compression and three- point bending analysis of repaired composite sandwich panel. MPDI Material Journal. 2023 Jun 5;16:4249. doi: 10.3390/ma16124249
[15] Military standard Sandwich Constructions and core materials, MIL-STD-410B, General test method, Department of Defens, Washington, D.C. 1967.
[16] Military standard adhesive film form Sandwich Constructions, MIL-A-25463.Department of Defens,Washington, D.C.1982.
[17] Shengqing Z and Boay C. Damage and failure mode maps of composite sandwich panel subjected to quasi-static indentation and low velocity impact Damage and failure mode maps of composite sandwich panel subjected to quasi-static indentation and low velocity impact. Composite Structures; 2013 Feb 26;101:204–14. doi: 10.1016/j.compstruct.2013.02.010
[18] Rahimijonoush A, Bayat M. Experimental and numerical studies on the ballistic impact response of titanium sandwich panels with different facesheets thickness ratios. Thin-Walled Structures: 2020 Aug 21;157:107079 doi: 10.1016/j.tws.2020.107079