بررسی تجربی آسیب در ساندویچ پانل چند لایه موج‌دار تحت خمش سه نقطه‌ای شبه استاتیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مکانیک/دانشگاه تربیت مدرس/تهران/ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس

10.22034/ijme.2024.419337.1849

چکیده

امروزه مواد کامپوزیتی و ساختارهای ساندویچی به دلیل خواص منحصر‌به‌فردی مثل استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی، توانایی جذب انرژی و صدا مورد‌مطالعه قرار گرفته‌اند. یکی از مهم‌ترین کاربردهای کامپوزیت‌های لایه‌ای، استفاده از آن‌ها در ساخت سازه‌های ساندویچی است. اخیراً پانل‌های ساندویچی به‌صورت وسیعی در سازه‌های مهندسی به‌واسطه خواص مکانیکی که از خود نشان می‌دهند، در زمینه‌های مختلف همچون رفتار خمشی، برشی، پاسخ به ضربه و بارگذاری‌های دینامیکی، خستگی و شبه استاتیکی مورد استفاده قرار‌گرفته‌اند. در همین راستا، این تحقیق رفتار مکانیکی ساندویچ پانل کامپوزیتی با هسته موج‌دار چند‌لایه را در معرض خمش سه‌نقطه‌ شبه استاتیکی به‌صورت تجربی بررسی کرده است. پارامترهایی مانند سفتی خمشی و حداکثر بار خمشی تحملی برای هندسه‌های هسته موج‌دار (مربعی و پروانه‌ای) در طول فرآیند بارگذاری و شکست با تغییر هسته از مربعی به پروانه‌ای و افزودن فوم پلی‌اورتان مورد‌مطالعه قرارگرفتند. هدف از افزودن کامپوزیت موج‌دار به داخل هسته، تقویت آن و درنتیجه تقویت سازه ساندویچی در برابر بارهای خمشی بدون افزایش چشمگیر وزن سازه است. صفحات کامپوزیت و هسته‌های موج‌دار با تکنیک انتقال رزین به کمک خلأ (وکیوم) و با استفاده از پارچه شیشه بافته‌شده و رزین اپوکسی اِم اِل506 با 15% سخت‌کننده ساخته‌شده‌اند. نتایج تجربی نشان می‌دهد که ساندویچ پانل‌های کامپوزیتی چند‌لایه ساختار را در فرآیند خمشی سه نقطه‌ شبه استاتیکی تقویت می‌کنند. مکانیسم‌های اصلی آسیب و شکست نمونه‌های ساندویچ پانل در طول فرآیند تحمل بار عبارت‌ا‌ند از: ترک‌خوردگی ماتریس، شکستن الیاف، لایه‌‌لایه‌شدن، فرورفتگی موضعی، خمش سراسری، خرد شدن و کمانش دیواره‌های سلولی و رویه‌ها.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of damage in corrugated multilayer sandwich panel under quasi-static three-point bending

نویسندگان [English]

  • Reihaneh Shahvari 1
  • Mohammad sajjad Gazor 1
1 Faculty of mechanic/tarbiat modares University /tehran/Iran
2
چکیده [English]

Today, composite materials and sandwich structures have been studied due to their unique properties such as strength to high weight, corrosion resistance, ability to absorb energy and sound. One of the most important applications of layered composites is their use in the construction of sandwich structures. Recently, sandwich panels have been widely used in engineering structures due to the mechanical properties they show in various fields such as bending behavior, shear, impact response and dynamic loads. Fatigue and quasi-static have been used. In this regard, this research has experimentally investigated the mechanical behavior of composite sandwich panel with multi-layer corrugated core subjected to quasi-static three-point bending. Parameters such as bending stiffness and maximum bending load tolerance for corrugated core geometries (square and trapezoidal) by changing the core from square to propeller and also the effect of adding polyurethane foam were studied. The purpose of adding corrugated composite inside the core is to strengthen it and, as a result, strengthen the sandwich structure against bending loads without significantly increasing the weight of the structure. Composite plates and corrugated cores are made by vacuum resin transfer technique and using E-glass woven fabric and ML506 epoxy resin with 15% hardener. The experimental results show that the multilayer composite sandwich panels strengthen the structure in the quasi-static three-point bending process. The main damage and failure mechanisms of sandwich panel samples during the load bearing process are: matrix cracking, fiber breakage, delamination, local indentation, global bending, crushing and buckling of cell walls and skins.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Three point bending "
  • composite sandwich panel "
  • damage mechanism "
  • ،"
  • experimental test