تحليل ديناميكي تير خميده‌ي ساندويچي با هسته انعطاف‌پذير در شرايط دمايي پايا و تحت ضربه‌ي كم سرعت شعايي

Dynamic analysis of the sandwich curved beams with flexible core in the steady state thermal condition and subjected to radial low-velocity impact

در اين پژوهش رفتار تير خميده‌ي ساندويچي تحت بارگذاري ضربه‌اي كم‌سرعت، با در نظر گرفتن تاثير دماي محيط، با بكارگيري تئوري مرتبه بالاي سازه‌هاي ساندويچي مورد بررسي قرار گرفته است. تير ساندويچي مورد مطالعه از تركيب رويه هاي كامپوزيتي و هسته‌ي فومي تشكيل و شرايط تكيه‌گاهي در بارگذاري از نوع تكيه‌گاه دو طرف ساده با امكان تغيير مكان در راستاي محيطي انتخاب شده‌است. براي مدل‌سازي ضربه از مدل دو درجه آزادي جرم ‌و ‌فنر استفاده گرديده است. در فرمول‌بندي ارائه شده براي رويه‌ها از تئوري برشي مرتبه‌ي اول استفاده شده و ميدان جابجايي هسته مجهول درنظر گرفته شده است . سپس به كمك تئوري الاستيسيته و با استفاده از شرايط سازگاري در فصل مشترك هسته با رويه‌ها و روابط تنش-كرنش، ميدان جابجايي هسته مشخص مي‌شود . از اصل هميلتون براي استخراج معادلات حاكم بر حركت تير استفاده شد. به منظور صحه‌گذاري نتايج بدست آمده از تحليل ، از نتايج مراجع و تحليل عددي در نرم افزار آباكوس استفاده شده،كه همخواني نسبتا خوبي بين نتايج برقرار است. در ادامه اثرات تغيير پارامترهايي نظير سرعت و جرم ضربه زننده، دماي محيط، ضخامت هسته، ضخامت رويه‌ها، جنس هسته و وريه‌ها بر جابجايي‌هاي هسته و رويه‌ها و تنش‌هاي هسته و نيروي ضربه مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسي نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش درجه حرارت محيط، تغيرات در نيروي ضربه كم بوده ولي برپاسخ ديناميكي تير تاثير قابل توجهي مي‌گذارد. همچنين در بررسي‌ها مشخص شده كه هرچه سفتي تير بيشتر شود، نيروي ضربه افزايش و جابجايي‌ها و ميزان جذب انرژي آن كاهش مي‌يابد.

In this paper, the behavior of curved sandwich beam with a soft flexible core, under low-velocity impact, loaded with environmental thermal effects by pursuing the use of the high order shear deformation theory of sandwich structures is investigated. The sandwich beam is comprised of composite sheets and foam core. The boundary condition is simply supported by probability of circumferential deflection. Two degrees of freedom for mass- spring model was used for modeling the impact phenomena. In the presented formulation, the first order of shearing deformation theory is used for sheets, the core displacement field is considered unknown and then by using elasticity theory and compatible condition in the core, sheets common face and the relation of stress-strain core deflection are determined. In order to derive the governing equations of beam structure, the Hamilton principle was used. For validation, the results obtained from this research are compared with the results of other researchers and also the numerical result of ABAQUS software. The comparison of results show good agreement. The effects of various parameters like impact velocity and mass, environmental temperature, core and sheets thickness and materials on core and sheets deflection and core stress and impact force were studied. The obtained results showed that increasing environmental temperature has a slight effect on impact force, but a more considerable effect on beam dynamic response. It is also shown that with increasing the hardness of beam, the energy absorption is reduced.