بررسی جذب انرژی پانل ساندویچی با هسته و رویه آلومینیومی تحت بارگذاری شبه استاتیک: مطالعه عددی و تجربی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت ندرس.تهران ایران

2 عضو هیئت ‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 مهندسی هوافضا، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

10.22034/ijme.2024.434159.1900

چکیده

ساندویچ پانل‌ها به دلیل جذب انرژی مطلوب نسبت به وزنی پایینی که دارند در سازه‌ هواپیما از قبیل سطوح فرامین‌ بال و دماغه هواپیما به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. امروزه از ساندویچ پانل‌های هیبریدی با توجه به خواص مکانیکی متفاوتی که دارند در صنایع هوایی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ساختار ساندویچ پانل‌ها متشکل از دو رویه نازک و یک هسته می‌باشند، هسته از تاثیر بارهای برشی خارج از صفحه بر روی ورق های سطحی جلوگیری می کند و آنها را در برابر کمانش پشتیبانی می‌کند. در این مقاله به بررسی جذب انرژی و استحکام پانل‌های ساندویچ با صفحه آلومینیومی 2024-T3به ‌عنوان پوسته و لانه زنبوری آلومینیومی 5052 به‌ عنوان هسته آن تحت بارگذاری پانچ شبه استاتیک با استفاده از دو سنبه با مقطع مسطح و کروی، به ‌صورت تجربی و عددی پرداخته شده است. جهت انجام تحلیل‌های عددی، روش حل صریح در نرم افزار المان محدود آباکوس مورد استفاده قرار گرفته است. حالت‌های خرابی در این آزمون شامل چروک شدن صفحه، جدا شدن لایه چسب بین صفحه و هسته، پارگی صفحه، خرد کردن مغزی پانل ساندویچی خارج از صفحه، خم شدن مغزی پانل ساندویچی درون صفحه، پارگی مغزی پانل ساندویچی، طبقه‌بندی می‌شوند. نتایج تحلیل عددی نسبت به نتایج نمونه‌های تجربی از تطابق خوبی برخوردار هستند. حداقل میزان جذب انرژی نمونه‌های تجربی پانل ساندویچی در آزمون نفوذ سنبه 21/42 ژول و حداکثر 25/13 ژول می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the energy absorption of sandwich panel with aluminum core and skin under Quasi-static loading: A numerical and experimental study

نویسندگان [English]

  • Hamid reza Rezayat 1
  • hossein toozandehjani 2
  • amir Zakeri 3
1 Mechanic,, tarbiat modares University, Tehran.iran
2 1- Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 aerospace eng. Mechanic's department, Tarbiatmodares university, Tehran, Iran
چکیده [English]

Sandwich panels are widely used in aircraft structures, such as the surfaces of the wing, radome and engine cowling, due to their optimal energy absorption compared to their low weight. Nowadays, hybrid sandwich panels are used in the aviation industry due to their different mechanical properties. The structure of sandwich panels consists of two thin layers and a core, the core prevents the effect of out-of-plane shear loads on the surface sheets and supports them against buckling. In this paper, the energy absorption and strength of sandwich panels with 2024-T3 aluminum plate as the shell and 5052 aluminum honeycomb as its core are investigated under quasi-static punch loading using two punchers with flat and spherical cross sections, experimentally and numerically. For numerical analysis, the explicit solution method is used in Abaqus finite element software. Failure modes in this test are classified as wrinkling of the panel, separation of the adhesive layer between the panel and the core, tearing of the panel, crushing of the core of the sandwich panel outside the plate, bending of the core of the sandwich panel inside the plate, and tearing of the core of the sandwich panel. The results of numerical analysis are in good agreement with the results of experimental samples. The minimum amount of energy absorption of sandwich panel experimental samples in the punch penetration test is 21.42 joules and the maximum is 25.13 joules.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sandwich panel
  • Energy absorption
  • Aluminum
  • Punch penetration