بررسي عددي و تجربي رفتار صفحه‌هاي ساندويچي با هسته گرانروكشسان در برابر ضربه سرعت‌كم

Numerical and Experimental Low-Velocity Impact Behaivor of Sandwich Plates with Viscoelastic Core

پژوهش حاضر به بررسي عددي و تجربي رفتار صفحه‌هاي ساندويچي در برابر ضربه سرعت‌ كم با درنظرگرفتن تراكم­‌پذيري هسته و رفتار گرانروكشسان آن مي­‌پردازد. رويه­‌ها ناهمسانگرد از جنس كامپوزيت يا همسانگرد از جنس آلومينيم فرض شده‌­اند. شرايط مرزي در اين بخش به شكل تكيه­‌ گاه‌­هاي ساده و صلب است. از نرم‌­افزار Abaqus و قابليت­‌‌هاي برنامه­‌نويسي آن، شامل ايجاد مستقيم فايل ورودي و اسكريپت­نويسي Phyton براي مدل­‌سازي به روش عددي استفاده شده است. هسته­ سازه، رفتاري غيرخطي از نوع ابرگرانروكشسان داشته كه براي مدل‌سازي ابركشساني آن از مدل ابراسفنج Ogden و براي مدل‌سازي رفتارگرانروكشسان آن از روش سري Prony استفاده شد. نوع تحليل استفاده شده نيز ديناميكي صريح با دامنه حل مناسب درنظر گرفته شده و رفتار تابع زمان هسته به‌كمك مدل سري Prony، با استفاده از روش ابداعي جديدي مبتني بر روش اجزاي محدود و آزمون ساده نفوذ شبه‌ايستا توسعه يافته است. با انجام آزمون‌هاي تجربي ضربه سرعت‌كم، نيروي حاصل از ضربه و تغيير مكان­‌هاي ناشي از آن­ها اندازه­‌گيري شد. از نتايج حاصل مشخص شد، با افزايش ضخامت هسته با خاصيت گرانروكشسان در سازه­‌هاي ساندويچي، زمان برخورد افزايش و مقدار انرژي ذخيره شده در سامانه كاهش و از طرفي مقدار انرژي ميرا شده در سامانه افزايش مي­‌يابد. سازه­‌ها با رويه‌­هاي كامپوزيتي داراي كمترين نسبت تغييرمكان رويه­ بالايي به تغييرمكان رويه­ پاييني نسبت به سازه­‌ها با رويه­‌هاي همسانگرد هستند. رفتار ضربه‌­اي سازه­‌ها با رويه­‌هاي همسانگرد هموارتر از رويه‌­هاي كامپوزيتي بوده و انرژي ويژه ذخيره شده در سازه­‌ها با رويه­‌هاي كامپوزيتي، روي تكيه­‌گاه‌­هاي مختلف، بيشتر از رويه‌هاي آلومينيمي است‌.

A numerical and experimental low-velocity impact behavior of sandwich plates have been presently studied with regard to the compressibility and viscoelasticity features of their cores. Face sheets were assumed to be anisotropic composites or isotropic aluminum materials and a viscoelastic behavior has been considered for core. The boundary conditions are assumed to be simply supported or rigid. Abaqus, as FEM software, and its python script programming feature, have been used to model the specimens. To model hyper-viscoelastic nonlinear behavior of the core, Ogden hyper-foam elasticity and Prony series approach are manipulated. To solve the numerical problem, dynamic explicit solver option with sufficient solving amplitude has been used. Prony series have been used to model the core time-dependent behavior. In conjunction with a simple indentation experiment, FEM used to formulate a novel method for finding the Prony series coefficients. By performing some low-velocity impact experiments, the impact force and displacement of the composite sandwich plates have been investigated. The results indicate that increasing the structural damping increases the contact time and missing energy and decreases the stored energy of the system. The structures with composite face sheets have a minimum ratio of upper face sheet displacement to lower face sheet displacement in comparison to those with the isotropic face sheets. Impact behavior of isotropic face sheet specimens are more flattened than that of the composite face sheets. In addition, the specific energy stored in the sandwich plates with composite face sheets, on different supports, is greater than that stored in the aluminum face sheets.