رفتار خمشي ساختارهاي ساندويچي با هسته كامپوزيتي موج دار و هندسه هاي متفاوت

Flexural Behavior of Sandwich Structures Consisting of Corrugated Composite Core with Different Geometries

در اين پژوهش، مطالعه تجربي و عددي رفتار خمشي نوع جديدي از ساختارهاي ساندويچي با رويه هاي كامپوزيتي از جنس شيشه-اپوكسي و هسته اي تركيبي از اسفنج PVC و كامپوزيت موج دار انجام شده است. هدف از افزودن كامپوزيت موج دار به داخل هسته، تقويت آن و درنتيجه تقويت سازه ساندويچي در برابر بارهاي خمشي بدون افزايش چشمگير وزن سازه است. پس از ساخت نمونه ها با استفاده از روش صنعتي قالب گيري انتقالي رزين به كمك خلا نمونه ها مطابق با استاندارد ASTM C 393 تحت آزمون خمش سه نقطه اي قرار گرفت و نمودار هاي نيرو-جابه جايي مربوط به هر كدام به دست آمد. حل اجزاي محدود براي مشخص كردن بيشترين جابه جايي در نمونه ها مطابق با بار اعمالي با نرم افزار Abaqus انجام شد. براي افزايش صحت نتايج عددي، آزمون كشش براي به دست آمدن خواص مكانيكي رويه هاي كامپوزيتي و كامپوزيت موج دار داخل هسته مطابق با استاندارد ASTM D3039 انجام شد. در حل تجربي، افزون بر نمونه مرجع با هسته ساده اسفنجي، سه مجموعه نمونه با سه هندسه متفاوت مربعي، ذوزنقه اي و مثلثي براي كامپوزيت موج دار تعبيه شده در داخل هسته اي از جنس اسفنح PVC ساخته شد. براي افزايش دقت تجربي مسيله از هر حالت سه نمونه يكسان ساخته شد و از ميانگين داده ها در نتايج استفاده شد. نتايج نشان داد، بيشترين افزايش سفتي خمشي و نيز نسبت سفتي خمشي به وزن براي نمونه هاي با هندسه ذوزنقه اي و كمترين افزايش اين مقادير براي نمونه هاي با هندسه مثلثي است. درنهايت، نتايج تجربي و عددي با هم مقايسه شدند كه تطابق قابل قبولي بين اين دو مشاهده شد.

An Experimental and numerical study on the flexural behavior of new types of sandwich structures with glass-epoxy skins and a combinatorial core consisting of PVC foam and a corrugated composite was performed. The purpose of inserting a corrugated composite into the core was the reinforcement of the core and so of the sandwich structure without substantial increment in its weight. Samples were prepared by vacuum assisted resin transform molding industrial technique and tested using three-point bending load test according to ASTM C393 and then the load-deflection curves were obtained. The finite element analysis was performed using Abaqus software to determine the maximum deflection of the samples. In order to increase the precision of numerical results, the tensile test was carried out according to ASTM D3039 to obtain the mechanical properties of the skins and corrugated composite. In addition to a reference sample consisting of a simple foam core, three series of samples were prepared, which consisted of corrugated composites, with square, trapezoidal and triangular geometries, inserted in a PVC foam core. For each experiment, three samples were prepared and tested and the data were used as mean values. It was revealed that the highest and lowest increases in flexural stiffness and flexural stiffness-to-weight ratio were obtained for the samples with trapezoidal and triangular geometries, respectively. Finally, the experimental and numerical results were compared and a good agreement was observed in all samples.