بررسی تاثیر عوامل هندسی و فرکانس بارگذاری بر عمر خستگی و حالت شکست ساندویچ پانل های لانه زنبوری تحت بارگذاری خمشی سه نقطه
کد مقاله : 1018-IRANCOMP-FULL
نویسندگان:
محمد عرفان خدابخشی، حسن صیادی *
دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه صنعتی شریف - تهران - ایران
چکیده مقاله:
در سال‌های اخیر، استفاده از ساندویچ پانل در طراحی‌های مهندسی بسیار رایج شده است. محور اصلی و ویژگی برجسته این سازه ها که آن ها را متمایز و برجسته ساخته است وزن پایین آنها در عین حفظ استحکام و مقاومت بالای آن هاست. خواص مکانیکی این سازه ها از جمله تنش تسلیم، رفتار خستگی و عمر خستگی، حالت‌های شکست، فرکانس‌های طبیعی و پدیده‌های تشدید و غیره تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله عوامل هندسی و شرایط بارگذاری قرار دارند. در این مقاله تاثیر عوامل هندسی و فرکانس بارگذاری بر عمر خستگی ساندویچ پانل های لانه زنبوری با استفاده از روش های عددی و تجربی بررسی شده است. در ابتدای این پژوهش، روابط ریاضی حاکم بر تیرهای ساندویچی برای حالت های شکست مختلف محاسبه شده است. این تحقیق شامل دو بخش آنالیز عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود و آزمون های تجربی است که در آن، نمونه ها تحت بار خمشی سه نقطه ای قرار می گیرند. نمونه ها از ورق لانه زنبوری نومکس (nomex) به عنوان هسته و فایبرگلاس به عنوان ورق های روکش تشکیل شده است. اجزای تیر به کمک چسب رزین اپوکسی 1106 به روش لایه گذاری دستی بر اساس اندازه های استاندارد طبق استاندارد ASTM C393 / C393M-11 تهیه گردیدند. در آزمایش تجربی ابتدا به کمک تست خمش ساده بار تسلیم نمونه ها به دست آمده و سپس نمونه ها تحت 55 درصد بار تسلیم با فرکانس های مشخص تحت آزمایش خستگی و بارگذاری سینوسی قرار داده شدند. برای شبیه سازی و تحلیل عددی نمونه ها از نرم افزار Abaqus استفاده گردید و در انتها پاسخ های به دست آمده به هر دو روش عددی و آزمایشگاهی با هم تطبیق داده شدند. نتایج نشان داد که کاهش عرض تیر، اثر قابل توجهی بر عمر نهایی نمونه‌ها و کاهش طول عمر نمونه‌ها به صورت خطی دارد و با افزایش فرکانس بارگذاری، نمونه ها خیلی زودتر تحت شرایط بارگذاری مشابه شکست خوردند. حالت شکست تمامی نمونه ها به صورت تسلیم صفحه پوسته فوقانی و چین خوردگی آن بود.
کلیدواژه ها:
ساندویچ پانل – خستگی – المان محدود – آزمایش تجربی – خمش سه نقطه ای
وضعیت : مقاله برای ارائه شفاهی پذیرفته شده است