شبيه‌سازي اجزاي محدود رفتار فشاري سازۀ ساندويچي خرپايي كامپوزيتي با آرايش كاگوم

Finite element simulation of compressive response of lattice truss core sandwich composite with Kagome topology

يك شبيه‌سازي اجزاي محدود با استفاده از المان هاي سه‌بعدي جهت پيش‌بيني رفتار فشاري سازه ساندويچي خرپايي با آرايش كاگوم ارائه شده است. با توجه به تابعيت عملكرد فشاري سازه ساندويچي به رفتار ساق هاي كامپوزيتي، رفتار الاستيك، لحظه شروع آسيب و رشد آسيب براي ساق هاي كامپوزيتي در محيط نرم افزار آباكوس تعريف شد. از قابليت زيربرنامه نويسي VUMAT جهت تعريف رفتار ساق كامپوزيتي استفاده شد. لحظه شروع آسيب با استفاده از معيار هاشين سه‌بعدي و رشد آسيب با كمك روش تضعيف المان انجام گرفت. به منظور اعتبارسنجي شبيه سازي اجزاي محدود پيشنهادي، يك نمونه سازه ساندويچي خرپايي با آرايش كاگوم با استفاده از قالب گيري فداشونده ساخته و تحت بارگذاري فشار صفحه اي قرار گرفت. رفتار فشاري به خوبي توسط شبيه‌سازي اجزاي محدود پيش‌بيني شده است. تفاوت بين سفتي و استحكام فشاري پيش‌بيني شده توسط شبيه‌سازي اجزاي محدود با نتايج تجربي، به ترتيب، به ميزان 26% و 35% بود. شبيه‌سازي اجزاي محدود پيشنهادي را مي توان جهت ارزيابي انواع آرايش هاي خرپايي يا تحت بارگذاري هاي مختلف مورد استفاده قرار داد.

A finite element simulation using three-dimensional elements was presented to predict the compressive behavior of the sandwich truss structure with Kagome topology. Since compressive performance of sandwich structure is a functional mechanical properties of composite struts, elastic behavior, onset of damage initiation and damage evolution were defined for composite struts in ABAQUS software environment. The VUMAT subroutine has been used to define the behavior of the composite struts. The onset of damage initiation was determined using the 3D Hashin criterion and the damage evolution was determined using the element weakening method. In order to validate the proposed finite element simulation, a sample of a lattice truss core sandwich composite with Kagome topology was made using lost-molding technique and then subjected to flatwise compression loading. The compressive behavior is well predicted by finite element simulation. The difference between stiffness and compressive strength predicted by finite element simulation with experimental results was 26% and 35%, respectively. The proposed finite element simulation can be used to evaluate various truss topologies or under various loadings