بررسي تجربي و عددي عدم تقارن در صفحات دوپايداري هيبريدي براي استفاده در سازه‌هاي تطبيق‌پذير

The Experimental and Numerical Investigation of Non-Symmetric Bi-Stability in Hybrid Composite Plates for Application in Adaptive Structures

يكي از انواع سازه‌هاي تطبيق‌پذير، صفحات مركب دو يا چند پايداري هستند كه با اعمال بارگذاري قادر به تغييرشكل و حفظ، حالت پايداري خود هستند. در اين مقاله به بررسي رفتار صفحات مركب دوپايداري هيبريدي شامل يك‌لايه آلومينيوم در يك طرف آن به‌عنوان روشي جديد براي ايجاد عدم تقارن در دوپايداري و در نتيجه كنترل‌پذيري صفحات دوپايداري پرداخته شده و نتايج مورد ارزيابي تجربي و عددي قرار گرفته است. در همين راستا، تغييرشكل صفحه در دو حالت پايداري و براي دو صفحه با لايه آلومينيوم (هيبريدي) و بدون لايه آلومينيوم، مقايسه شده است. در ادامه، ميزان تغييرات انرژي كرنشي با تغيير دماي محيط و مدت‌زمان سرد شدن مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج اين تحقيق نشان مي­دهد، اضافه‌كردن لايه آلومينيوم مي‌تواند ضمن ايجاد بستري براي اتصال عملگرهاي پيزوالكتريك، آلياژهاي حافظه‌دار و اعمال تغييرشكل از طريق تغييرات دمايي، در صورت اتصال به صفحات ديگر، منجر به پيوستگي در مرزهاي ناپيوسته شده و گزينه­اي مناسب براي ايجاد تغييرشكل‌هاي پيوسته در سازه‌هاي هوافضايي نظير انعكاس‌دهنده‌هاي راديوئي و سطوح كنترل پرواز باشند.

Bi-stable or multi-stable composite laminate is one of the adaptive structures that keep their stable states and modify their shapes by load application. This paper investigates the out of plane displacement of bi-stable hybrid composite laminate with an AL layer on one side. Adding the AL layer is a novel approach, introduced to create an asymmetric bi-stability that leads to a better control of the structure and the results are evaluated experimentally and numerically. In this regard, the deformation of plates in two stable states, with and without the AL layer (hybrid) coating have been compared. Also, the strain energy changes with room temperature and cooling time have been investigated. Adding an aluminum layer can create a platform for connecting piezoelectric actuators, memory alloys, and thermal actuators. If these laminates are connected to other symmetric or asymmetric laminates, it is possible to create continuity over the discontinuous borders and decrease the stress concentration. These laminates are suitable devices for continuous modification of the shape of aerospace structures like reflector antennas and flight control surfaces.