مجله علوم و فنون دریایی

مجله علوم و فنون دریایی

تحلیل عددی تاثیر هندسه سلول‌های هسته بر رفتار مکانیکی کامپوزیت‌های ساندویچی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی دریا، دانشکده مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران.
چکیده
از میان طیف گسترده‌ی مصالح نوین، کامپوزیت‌های مشبک در طراحی سازه‌های تحت بار، جایگزین بسیار مناسبی برای مصالح معمولی در صنایع مختلف می‌باشند. در بخش اول این مطالعه، سه چیدمان مختلف برای هسته‌های یک تیر ساندویچی در نظر گرفته شده و تاثیر شکل سلول‌ها بر رفتار مکانیکی سازه بصورت عددی بررسی شده است. ابتدا وضعیت ارتعاشی هر تیر به کمک تحلیل مودال بررسی شده و در بخش دوم با تغییر ضخامت هسته پانل‌های ساندویچی مشبک با شبکه‌های شش‌ضلعی مشابه، به بررسی عددی تاثیر ضخامت هسته بر رفتار مکانیکی کامپوزیت‌ پرداخته‌ شده است. نتایج حاکی از آن است که فرکانس طبیعی، خیز و نسبت استحکام به وزن پانل‌ها به ترتیب نزولی به چیدمان‌های مربعی، شش‌ضلعی و مثلثی تعلق داشته است. خیز و تنش معادل نتایجی بودند که از شبیه‌سازی عددی هر مدل به دست آمدند. با افزایش ضخامت هسته، نسبت استحکام به وزن به صورت چشمگیر افزایش می‌یابد، بطوریکه با افزایش هرچه بیشتر ارتفاع هسته، خیز تیر کاهش و آستانه‌ی قدرت تحمل بار و استحکام افزایش می‌یابد. در حالتی که ضخامت هسته لانه‌زنبوری برابر با ضخامت پوسته است، تنها با %25 افزایش حجم مصالح می‌توان سختی خمشی را نسبت به ورق صلب را تا 12/7 برابر رساند. مقایسه و اعتبارسنجی داده‌های به دست آمده از تحلیل عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود نشان می‌دهد که تنها با 4 درصد اختلاف، همخوانی بسیار نزدیکی بین نتایج وجود دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ameen, H.A. and Mashloosh, K.M., 2015. Experimental and numerical analysis of AA3003 honeycomb sandwich panel with different configurations. American Journal of Scientific Industrial Research, 2, pp.25-32. https://doi.org/10.5251/ajsir.2015.6.2.25.32
Azarafra, R., Davar, A. and Mahmoodi, A., 2017. Three-point bending test of metal and composite sandwich panels with grid stiffened core. Journal of Science and Technology of Composites, 3(4), pp.377-388.
Griese, D., Summers, J.D. and Thompson, L., 2015. The effect of honeycomb core geometry on the sound transmission performance of sandwich panels. Journal of Vibration and Acoustics, 137(2), p.021011. https://doi.org/ 10.1115/1.4029043
Heidarinejad, G., Pasdarshahri, H. and Mazaheri, K., 2013. Evaluation of induced-flow in a two-room compartment fire using large eddy simulation. Modares Mechanical Engineering, 13(4), pp.74-85. Dor: 20.1001.1.1027594 0.1392.13.4.13.1
Liu, Q.S., Roux, B. and Velarde, M.G., 1998. Thermocapillary convection in two-layer systems. International journal of heat and mass transfer, 41(11), pp.1499-1511. https://doi.org /10.1016/S0017-9310(97)00277-9.
Liu, J., Liu, J., Mei, J. and Huang, W., 2018. Investigation on manufacturing and mechanical behavior of all-composite sandwich structure with Y-shaped cores. Composites Science and Technology, 159, pp.87-102. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2018.01.026
Liu, Y., Liu, W., Gao, W., Zhang, L. and Zhang, E., 2019. Mechanical responses of a composite sandwich structure with Nomex honeycomb core. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 38(13), pp.601-615. https://doi.or g/10.1177/0731684419836492
Peng, C., Fox, K., Qian, M., Nguyen-Xuan, H. and Tran, P., 2021. 3D printed sandwich beams with bioinspired cores: Mechanical performance and modelling. Thin-Walled Structures, 161, p.107471. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.1 07471
Tanimoto, Y., Nishiwaki, T., Shiomi, T. and Maekawa, Z., 2001. A numerical modeling for eigenvibration analysis of honeycomb sandwich panels. Composite Interfaces, 8(6), pp.393-402. https://doi.org/10.1163/15685540175 3424433
Wang, Y.J., Zhang, Z.J., Xue, X.M. and Zhang, L., 2019. Free vibration analysis of composite sandwich panels with hierarchical honeycomb sandwich core. Thin-Walled Structures, 145, p.106425. https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106425
Wang, Z., Wang, X., Gao, T. and Shi, C., 2021. Mechanical behavior and deformation mechanism of triply periodic minimal surface sheet under compressive loading. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 28(19), pp.2057-2069. https://doi.org/10.1080/1537649 4.2020.1829756
دوره 23، شماره 2
بهار 1403
صفحه 107-125

  • تاریخ دریافت 25 شهریور 1398
  • تاریخ بازنگری 02 آبان 1401
  • تاریخ پذیرش 17 آبان 1401
  • تاریخ انتشار 01 خرداد 1403