رفتن به محتوای اصلی
x
مطالعه تجربی و عددی عملكرد فشاری و خمشی سازه ساندویچی كامپوزیتی هسته خرپایی با آرایش های گوناگون
تاریخ دفاع
استاد

محمد شيخ زاده

دانشکده
مهندسی نساجی

  یازدهچکیدهسازههای ساندویچی کامپوزیتی دارای هسته خرپایی (سازه خرپایی) در دهه اخیر توجه بیشتر پژوهشگران را به خود جلب کرده است.سازههایخرپایی ویژگیهایی نظیرسفتی و مقاومت باال در چگالیهای خیلی پایین، فضای خالی در دسترس برای جابهجایی سیال یا سیم-کشی و امکان افزودن توانایی چندمنظورهدارند. بنابراین، سازههای خرپایی برای کاربردهای سبکوزن در صنعتهای گوناگونی مانندهوافضا، خودروسازی، دفاعیو حمل و نقلمناسب هستند. در نخستین گام، یک روش ساخت مناسب از میان سه روش ساختجابهجایینخ میان دو پارچه،جابهجایینخ میان دو صفحه پلکسیو قالبگیریحذفشوندهانتخاب شد. در گام دوم،سعی شد تابهترین الگویقرارگیری ساقهایخرپا مشخصگردد.نتایج آزمونفشار صفحهای نشان داده کهالگوی قرارگیری متداخلسفتی و مقاومت فشاریباالترینسبت به الگوی قرارگیری مماسی(تقریبا5/1تا2برابر)نشان داده است. افزونبراین، آسیب جدایی ساق از ساق در مرکز ساختارکاگوم برای الگوی قرارگیری متداخل مشاهده نشد.اختالف میاندادههای آزمایشگاهیومدلنظریبا اصالح چگونگیجابهجایینخمیان ساقهای خرپاییو همچنین تقویت پایه ساق خرپا کاهش یافت. برای نمونه، اختالف میان داده آزمایشگاهی ونظریمقاومت فشاریاز %346به %11کاهش یافت. با بهکارگیری راهکارهای ارائه شده، سازههای خرپایی زیربارگذاری فشار صفحهایبه دلیل شکست ساقآسیب دیدند که نشاندهنده یک رفتار ایدهآل فشاری است. افزونبراین، بهبود %11مقاومت فشاری سازه خرپاییبا بهکارگیری ساختارتقویتکننده ترکیبی برید-تکجهته حاصل شد.سفتی و مقاومت فشاریویژه سازه خرپاییبا تقویت آرایشخرپایی کاگوم با چهار ساق(RK4)بهترتیببه اندازه %94و %56افزایشیافت.افزونبراین،ویژگیهای خمشی ویژهآرایش خرپاییRK4نسبت به آرایش خرپاییکاگومبه اندازه23%تا56%بهبود یافت.یک شبیهسازی اجزای محدود بر پایه هندسه واقعی سازه خرپایی پیشنهاد گردید.یک زیربرنامهVUMATبا استفاده از معیارهاشین سهبعدیبرای پیشبینی شروع آسیبوروشتضعیف المانبرای رشد آسیبآمادهشد.رفتار فشاریو خمشی سازههای خرپاییبهخوبیتوسط شبیهسازی اجزای محدودپیشبینیشد. گرچه، در برخی از موارد، اختالف نسبتا قابل توجهیمیانویژگیهای پیشبینی شده و آزمایشگاهی وجود دارد. احتمال چرخش پوسته باال هنگام انجام آزمون فشار، کمانش آرایش خرپاییپیش از شکست، پراکندگی نایکنواخت الیاف کربن درسطح مقطعپایه ساق، کسر حجمی الیاف متغیر در امتداد طولیساق و عیبهایساختاری پدیده آمدههنگامفرآیند ساخت از ریشههای اختالف میان دادههای شبیهسازی و آزمایشگاهی است.در مجموع،ویژگیهایفشاری و خمشی سازههای ساندویچی خرپاییساخته شدهقابل مقایسه با یافتههای دیگر پژوهشگران است و همچنینتوانایی رقابت با ساختارالنهزنبوری را دارد.

تحت نظارت وف ایرانی