نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران.

2 گروه مهندسی دریا، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران.

3 گروه سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران.

چکیده

در این پژوهش استحکام فشاری شبه استاتیکی در دو طرح متفاوت از سازه‌های ساندویچی با هسته‌های متشکل از ورق‌های موج‌دار ذوزنقه‌ای مورد بررسی قرار گرفته شده است. در یک نمونه، هسته از اتصال دو ورق موج‌دار متعامد برهم‌نهاده تشکیل شده است. در نمونۀ دیگر نیز سازۀ هسته از ورق‌هایی تشکیل شده است که طرح آن‌ها با ترکیبی از سطوح موج‌دار متعامد درهم‌تنیده قابل توصیف است. در هرطرح، سه پروفیل موج ذوزنقه‌ای متفاوت مورد بررسی قرار می‌گیرد. بر اساس هندسه یکی از پروفیل‌های نام برده، دو نمونه ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته‌است. نتایج حاصل از آزمایش نمونه‌های ساخته شده تحت بار فشاری شبه‌استاتیکی با نتایج مدل سازی عددی حاصل از تحلیل له‌شدگی مکانیکی آنها مقایسه شده است. پس از حصول اطمینان از درستی مدل عددی، رفتار مکانیکی چهار طرح دیگر با روش عددی ارزیابی می‌گردد. بررسی نتایج نشان داد که استحکام نهایی ورق ساندویچی با هسته متشکل از ورق موج‌دار درهم‌تنیده بیشتر از استحکام نهایی ورق در طرح دیگر است. همچنین مشخص شد که در هر طرح استحکام نهایی به هندسه پروفیل موج بستگی دارد. نتایج به دست آمده می‌تواند در طراحی سازه‌های سبک با استحکام بالا کاربرد داشته باشند. از اقداماتی که می‌توان در جهت ارتقاء استحکام نهایی ساندویچ پانل اشاره کرد عبارتند از: استفاده از فوم پلی یورتان که وزن کم ولی استحکام زیادی دارد و یا هندسه سازه تغییر کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Abedzade Atar, H., Zarrebini, M., Hasani, H. and Rezaeepazhand, J., 2021. Determination of corrugated core sandwich panels elastic constant based on three different experimental methods and effect of structural integrity on flexural properties. SN Applied Sciences3, pp.1-11. DOI: 10.1007/s42452-021-04424-8.
Chen, L., Zhang, J., Du, B., Zhou, H., Liu, H., Guo, Y., Li, W. and Fang, D., 2018. Dynamic crushing behavior and energy absorption of graded lattice cylindrical structure under axial impact load. Thin-Walled Structures127, pp.333-343. DOI: 10.1016/j.tws.2017.10.048.
Che, Q., Xu, P., Li, Z., Ma, W. and Yao, S., 2020. Crashworthiness analysis of a multi-layered bi-directionally corrugated steel plates structure. Science Progress103(3), p.0036850420950158. DOI: 10.1177/0036850420950158.
Garifullin, M., Mela, K., Renaux, T., Izabel, D., Holz, R. and Fauth, C., 2021. Load-bearing capacity of cold-formed sinusoidal steel sheets. Thin-Walled Structures161, p.107475. DOI: 10.1016/j.tws.2021.107475.
Hashemi-Karouei, S.H., Moazemi Goudarzi, A., Morshedsolouk, F. and Ajarostaghi, S.S.M., 2022. Analytical and finite element investigations of the cross-arranged trapezoidal-and sinusoidal-corrugated-cores panels. Mechanics of Advanced Materials and Structures29(11), pp.1626-1636. DOI: 10.1080/15376494.2020.1834652.
Heimbs, S., Middendorf, P., Kilchert, S., Johnson, A.F. and Maier, M., 2007. Experimental and numerical analysis of composite folded sandwich core structures under compression. Applied Composite Materials, 14, pp.363-377. DOI: 10.1007/s10443-008-9051-9.
Hou, S., Zhao, S., Ren, L., Han, X. and Li, Q., 2013. Crashworthiness optimization of corrugated sandwich panels. Materials & Design51, pp.1071-1084. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.04.086.
Hu, Y., Li, W., An, X. and Fan, H., 2016. Fabrication and mechanical behaviors of corrugated lattice truss composite sandwich panels. Composites Science and Technology125, pp.114-122. DOI: 10.1016/j.compscitech.2016.02.003
Jin, F., Chen, H., Zhao, L., Fan, H., Cai, C. and Kuang, N., 2013. Failure mechanisms of sandwich composites with orthotropic integrated woven corrugated cores: experiments. Composite Structures98, pp.53-58. DOI: 10.1016/j.compstruct.2012.09.056.
Kılıçaslan, C., Odacı, I.K. and Güden, M., 2016. Single-and double-layer aluminum corrugated core sandwiches under quasi-static and dynamic loadings. Journal of Sandwich Structures & Materials18(6), pp.667-692. DOI: 10.1177/1099636215603692.
Li, H., Ge, L., Liu, B., Su, H., Feng, T. and Fang, D., 2020. An equivalent model for sandwich panel with double-directional trapezoidal corrugated core. Journal of Sandwich Structures & Materials22(7), pp.2445-2465. DOI: 10.1177/1099636219837884.
Li, S., Feng, Y., Wang, M. and Hu, Y., 2018. Mechanical behavior of natural fiber-based bi-directional corrugated lattice sandwich structure. Materials11(12), p.2578.DOI: 10.3390/ma11122578
Li, S., Yang, J.S., Schmidt, R., Wu, L.Z. and Schröder, K.U., 2021. Compression and hysteresis responses of multilayer gradient composite lattice sandwich panels. Marine structures75, p.102845. DOI: 10.1016/j.marstruc.2020.102845.
Mamalis, A.G., Manolakos, D.E., Ioannidis, M.B., Kostazos, P.K. and Papapostolou, D.P., 2002. Axial collapse of hybrid square sandwich composite tubular components with corrugated core: numerical modelling. Composite structures58(4), pp.571-582. DOI: 10.1016/S0263-8223(02)00166-6.
Mei, J., Tan, P.J., Bosi, F., Zhang, T., Liu, J.Y., Wang, B. and Huang, W., 2021. Fabrication and mechanical characterization of CFRP X-core sandwich panels. Thin-Walled Structures158, p.107144. DOI: 10.1016/j.tws.2020.107144.
Rejab, M.R.M. and Cantwell, W.J., 2013. The mechanical behaviour of corrugated-core sandwich panels. Composites Part B: Engineering47, pp.267-277. DOI: 10.1016/j.compositesb.2012.10.031.
Ramezankhani, M., Moazemi Goudarzi, A., Hassani, A. and Hashemi Heidari, S.K., 2020. In: The 17th National Conference and the 6th International Conference on Construction and Production Engineering. Investigation of energy absorption and ultimate strength of two sandwich panels with interlocked corrugated core with full and non-welded on inclined edges. Tehran. (In Persian).
Ramezankhani, M., Moazemi Goudarzi, A., Hassani, A. & Hashemi Heidari, S.K., 2021. In: The 29th Annual International Conference of the Iranian Association of Mechanical Engineers and the 8th Conference on Thermal Power Plants. Investigation of energy absorption in two sandwich structures with cross corrugated interlocked core of trapezoidal profile and two-layered cross corrugated core, 2021, Tehran. (In Persian).
Sebaey, T.A. and Mahdi, E., 2017. Crushing behavior of a unit cell of CFRP lattice core for sandwich structures’ application. Thin-Walled Structures116, pp.91-95. DOI: 10.1016/j.tws.2017.03.016.
Sebaey, T.A. and Mahdi, E., 2014. Behavior of pyramidal lattice core sandwich CFRP composites under biaxial compression loading. Composite structures116, pp.67-74. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.05.014.
Sun, Y. and Gao, L., 2013. Mechanical behavior of all-composite pyramidal truss cores sandwich panels. Mechanics of Materials65, pp.56-65. DOI: 10.1016/j.mechmat.2013.06.003.
Taghizadeh, S.A., Naghdinasab, M., Madadi, H. and Farrokhabadi, A., 2021. Investigation of novel multi-layer sandwich panels under quasi-static indentation loading using experimental and numerical analyses. Thin-Walled Structures160, p.107326. DOI: 10.1016/j.tws.2020.107326.
Wang, B., Wu, L., Ma, L., Sun, Y. and Du, S., 2010. Mechanical behavior of the sandwich structures with carbon fiber-reinforced pyramidal lattice truss core. Materials & Design (1980-2015)31(5), pp.2659-2663. DOI: 10.1016/j.matdes.2009.11.061.
Xiong, J., Vaziri, A., Ma, L., Papadopoulos, J. and Wu, L., 2012. Compression and impact testing of two-layer composite pyramidal-core sandwich panels. Composite Structures94(2), pp.793-801. DOI: 10.1016/j.compstruct.2011.09.018.
Xu, G.D., Yang, F., Zeng, T., Cheng, S. and Wang, Z.H., 2016. Bending behavior of graded corrugated truss core composite sandwich beams. Composite Structures138, pp.342-351. DOI: 10.1016/j.compstruct.2015.11.057.
Zhang, Y., Yan, L., Zhang, C. and Guo, S., 2021. Low-velocity impact response of tube-reinforced honeycomb sandwich structure. Thin-Walled Structures158, p.107188. DOI: 10.1016/j.tws.2020.107188.
Zhao, Z.Y., Han, B., Wang, X., Zhang, Q.C. and Lu, T.J., 2018. Out-of-plane compression of Ti-6Al-4V sandwich panels with corrugated channel cores. Materials & Design137, pp.463-472. DOI: 10.1016/j.matdes.2017.10.05.