تحليل پاسخ ديناميكي ورق ساندويچي با هسته انعطاف پذير و بستر الاستيك تحت ضربه با سرعت پايين

Dynamic Response of Sandwich Panels with Flexible Cores and Elastic Foundation Subjected to Low-Velocity Impact

در اين مقاله، براي اولين بار پاسخ ديناميكي ورق ساندويچي كامپوزيتي با هسته انعطاف پذير و بستر الاستيك تحت ضربه با سرعت پايين بررسي شده است. معادلات حاكم ورق ساندويچي با استفاده از اصل هميلتون و روش انرژي بدست آمده اند. تحليل ارتعاشات آزاد ورق بر پايه تيوري بهبود يافته مرتبه بالاي ورق هاي ساندويچي با اعمال اثرات بستر الاستيك در معادلات است. روش حل از تيوري برشي مرتبه اول براي رويه ها و از طرح دوم فراستيك براي هسته استفاده مي نمايد. دستگاه معادلات براي ورق بر روي بستر الاستيك با استفاده از طرح دو عاملي پاسترناك حل شده است. براي تحليل ديناميكي ورق ساندويچي كامپوزيتي تحت بار ضربه اي با سرعت پايين، ورق ساندويچي با يك سامانه ديناميكي دو درجه آزادي با جرم و فنرهاي معادل و با خطي سازي قانون برخورد هرتز به روش چوي مطرح شده است. در اين طرح از فركانس طبيعي پايه ورق براي محاسبه سفتي معادل ورق به صورت مستقيم در حل ضربه استفاده شده است. تاثير تغييرات مدول هاي مختلف فنري عمودي و برشي عرضي بستر الاستيك بر فركانس هاي طبيعي ارتعاشات آزاد، توابع زماني نيروي برخورد و تغيير مكان عرضي ورق در حين ضربه بررسي شده و با نتايج موجود در مراجع مقايسه شده اند.

In this paper, for first time dynamic response of composite sandwich panel with a flexible core on elastic foundation under low-velocity impact load is studied. The governing equations of sandwich panel are obtained using the Hamilton principle and energy method. Free vibration analysis of panel is based on the improved higher-order sandwich panel theory (IHSAPT) by considering elastic foundation effects in equations. The formulation uses the first shear deformation theory (FSDT) for face sheets and Frostig’s second model for core. The equations system is solved for plate on elastic foundation using two parameters Pasternak model. For dynamic analysis of composite sandwich panel under low-velocity impact load, the sandwich panel is modeled as a two-degrees-of-freedom dynamic system with equivalent masses and springs using linearized Hertz contact law from Choi method. In this model for impact solution, fundamental natural frequency has been used directly for calculation of the equivalent stiffness of panel. Effect of variation of various vertical and transverse shear modulus of elastic foundation on natural frequencies of free vibration, contact force history and transverse displacement of panel in low-velocity impact analysis is discussed and is compared with the available results in literature.