نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران

2 دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

در این مقاله، از دو مدل گیبسون تعمیم‌یافته و مونتانینی جهت پیش‌بینی رفتار تخریب تیر ساندویچی با هسته فوم آلومینیوم در دمای بالا، استفاده شده است. به این منظور، ابتدا دو مدل مذکور شامل خصوصیات هندسی و فیزیکی جهت بیان حالت تخریب تیر، در نظر گرفته شد. سپس نمودار نیروی تخریب تیر بر حسب مشخصات هندسی تیر و دما، با استفاده از دو مدل موجود استخراج شده و با داده‌های تجربی در دسترس مقایسه شدند. داده‌های نظری و تجربی، توافق خوبی با یکدیگر داشتند. در هر دو مدل، مشاهده می‌شود که نیروهای تخریب نظری، با افزایش ضخامت هسته و رویه افزایش یافته و با افزایش فاصله تکیه‌گاه‌ها کاهش می‌یابند. همچنین بر اساس نتایج هر دو مدل، بار حدی با افزایش دما کاهش می‌یابد. در مدل مونتانینی تغییر شکل نامتقارن تیر (با وجود تقارن هندسی و بارگذاری) درنظر قرار می‌گیرد و این در حالی است که در مدل گیبسون این موضوع دارای توجیه خاصی نیست.  از طرفی در مدل مونتانینی در دماهای بالا، نیروی تجربی حد تخریب به نیروی تخریب پیش‌بینی شده در یکی از حالات تخریب (حالت IIB) نزدیکی بیشتری دارد و این در حالی است که در مدل گیبسون در دماهای بالا، نیروی تجربی در فاصله میانی دو حالت تخریب قرار گرفته و در برخی از محدوده‌های دمایی، صراحتاً نمی توان در زمینه حالت تخریب اظهار نظر نمود. در عین حال یکی از نقاط ضعف مدل مونتانینی نسبت به مدل گیبسون، عدم پیش بینی حالت تخریب تسلیم رویه است.

کلیدواژه‌ها

[1]  

Harte, A.-M., N.A. Fleck, and M.F. Ashby, Sandwich panel design using aluminum alloy foam. Advanced Engineering Materials(Germany), 2000. 2(4): pp. 219-222.

[2]

Hakamada, M., et al., Compressive deformation behavior at elevated temperatures in a closed-cell aluminum foam. Materials transactions, 2005. 46(7): pp. 1677.

[3]

Aly, M.S., Behavior of closed cell aluminium foams upon compressive testing at elevated temperatures: Experimental results. Materials Letters, 2007. 61(14): pp. 3138-3141.

[4]

Triantafillou, T.C. and L.J. Gibson, Failure mode maps for foam core sandwich beams. Materials Science and Engineering, 1987. 95(0): pp. 37-53.

[5]

McCormack, T.M., et al., Failure of sandwich beams with metallic foam cores. International Journal of Solids and Structures, 2001. 38(28–29): pp. 4901-4920.

[6]

Crupi, V. and R. Montanini, Aluminium foam sandwiches collapse modes under static and dynamic three-point bending. International Journal of Impact Engineering, 2007. 34(3): pp. 509-521.

[7]

Li, Z., et al., Effect of temperature on the indentation behavior of closed-cell aluminum foam. Materials Science and Engineering: A, 2012. 550: pp. 222-226.

[8]

Ashby MF, Evans AG, Fleck NA, Gibson LJ, Hutchinson JW, Wadley HNG. Metal foams: a design guide. Oxford: Butterworth-Heinemann; 2000.

[9]

Yu, J., et al., Static and low-velocity impact behavior of sandwich beams with closed-cell aluminum-foam core in three-point bending. International Journal of Impact Engineering, 2008. 35(8): pp. 885-894.

[10]

Li, Z., et al., Deformation and failure mechanisms of sandwich beams under three-point bending at elevated temperatures. Composite Structures, 2014. 111: pp. 285-290.

[11]

Kesler O, Gibson LJ. Size effects in metallic foam core sandwich beams. Mater Sci. Eng. 2002; A326:228–34.