بررسي تجربي استحكام كمانشي پس از ضربه پانلهاي كامپوزيتي مشبك تقويت شده

Experimental investigation of buckling after impact strength of grid stiffened composite panels

سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي بخاطر دارا بودن فوايدي همچون سفتي و استحكام بالا در عين سبكي، كاربرد وسيعي در صنايع هواپيماسازي، خودروسازي و كشتي‌سازي پيدا كرده اند. در اين تحقيق به بررسي تجربي استحكام كمانشي پس از ضربه پانلهاي تخت كامپوزيتي مشبك پرداخته شده است. براي اين منظور پانل مشبك كامپوزيتي تقويت شده با ريب‌هاي مثلثي با سه ضخامت رويه 6 لايه، 12 لايه و 18 لايه طراحي، ساخته و مورد آزمايش قرار گرفت. براي هر دو تقويت كننده و رويه از الياف شيشه نوع E و رزين اپوكسي استفاده شده است. نمونه هاي ساخته شده ابتدا تحت آزمايش ضربه سرعت پايين با بهره‌گيري از دستگاه سقوط وزنه قرارگرفتند و سپس آزمايش كمانش در راستاي طولي روي نمونه‌ها انجام شد. با استفاده از نتايج بدست آمده مشاهده شد كه با افزايش ضخامت رويه، زماني كه نمونه تحت بارگذاري قرار مي‌گيرد، مكانيزم هايي چون شكست الياف، لايه لايه شدگي و ترك ماتريسي، نيرو و ميزان انرژي بيشتري مي‌طلبد. و علي رغم افزايش ميزان بيشينه نيرو در نمونه هاي 18 لايه، ميزان استحكام بر واحد وزن نمونه‌ها نسبت به نمونه 12 لايه كاهش و نسبت به نمونه با رويه 6 لايه افزايش مي‌يابد. بنابراين ميتوان نسبت ضخامت تقويت كننده به ضخامت رويه برابر 4 به عنوان نسبت بهينه نتيجه گرفت.

Composite lattice structures are widely used in the aerospace, automobile and marine industries due to their benefits such as high stiffness and strength with light weight. In this study buckling strength after impact of grid stiffened composite panels was investigated experimentally. For this purpose, grid stiffened composite panels with iso-grid reinforced lattice and three types of skin thickness of 6, 12 and 18 layers were designed, fabricated and tested. E-glass fibers and epoxy resin was used for both ribs and skin. At first, the specimens were subjected to a low velocity impact and then the buckling test was carried out. From results it is concluded that with increasing the thickness of skin, failure mechanisms such as fiber breakage, delamination, matrix cracking consumes more energy. But, by considering the weight, the buckling strength per weight of the specimen was maximum for the specimen with 12 layers for skin. More explanation about failre mechanisms are included in the manuscript.