نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع علمی کاربردی، تهران

10.22068/jstc.2021.120700.1632

چکیده

در این مقاله به بررسی اثر شکل-ضربه زننده و نوع لایه‌چینی رویه صفحات ساندویچی کامپوزیتی تحت اثر ضربه وزنه‌افتان پرداخته شده‌است. هسته صفحه ساندویچی از نوع فوم آلومینیومی A356 تقویت‌شده با ذرات SiC تولید‌شده با استفاده از روش ذوبی به‌کمک عامل فوم‌ساز CaCO3 است. رویه صفحات از جنس شیشه‌اپوکسی با لایه‌چینی شبه‌همسانگرد، متعامد و نیز از لایه آلومینیومی خالص استفاده شده‌است. برای انجام آزمایش ضربه از دستگاه ضربه وزنه‌افتان و جهت بررسی اثر شکل ضربه‌زننده از سه نوع ضربه‌زننده کروی، سهموی و مخروطی استفاده شده‌است. برخی از پارامترهای موثر در ارزیابی رفتار مواد در بار ضربه شامل بیشینه نیروی‌برخورد، بیشینه جابجایی و مقدار انرژی ‌ویژه‌ جذب شده صفحه برای حالات مختلف با یکدیگر مقایسه شده‌است. نتایج بیانگر آن است که هر چه شعاع-انحنای ضربه‌زننده بیشتر باشد بیشینه نیروی‌برخورد بیشتر خواهد بود. همچنین صفحات با رویه کامپوزیتی شبه‌همسانگرد دارای بیشترین انرژی ‌ویژه جذب شده و صفحه با رویه آلومینیومی کمترین میزان انرژی ویژه جذب شده را به خود اختصاص داده‌است. در خصوص بیشینه نیروی‌برخورد و بیشینه جابجایی‌میانی صفحه، رویه متعامد عملکرد بهتری دارد. لذا بسته به کاربرد صفحات ساندویچی استفاده از رویه های کامپوزیتی (شبه‌همسانگرد یا متعامد) بجای رویه آلومینیومی در طراحی سازه-های جاذب انرژی توصیه می گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental study of the effect of impact shape and skin layout on the behavior of aluminum foam core sandwich panels at low velocity impact load

چکیده [English]

In this paper, we investigated the effect of impactor shape and surface layer on composite sandwich plates under the impact of drop weight. The core material of the sandwich plate was A356 aluminum foam reinforced with SiC particles produced by the fusion method using the CaCO3 foam-forming agent. The plates were made of E-glass / epoxy with the quasi-isotropic and orthogonal layout as well as a pure aluminum layer. For the impact test, the drop weight impact device was used and to investigate the effect of the impactor shape spherical, parabolic and cone impactor manufactured. Some of the effective parameters for evaluating the material behavior under impact loads including maximum impact force, maximum displacement, and the amount of specific absorbed energy of the plate for different states, were investigated. The results showed that the higher the radius of impactor curvature, the greater the impact force would be. Also, the plates with a quasi-isotropic composite had the highest specific energy absorbed and the aluminum plate have the lowest amount of particular energy absorbed. In terms of maximum impact force and maximum mid-plate displacement, the cross-ply layout skin layer worked better. Therefore, depending on the application of sandwich plates, the use of composite skin (quasi-isotropic or cross-ply) surfaces instead of aluminum in the design of energy-absorbing structures was recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Low velocity impact
  • Composite Sandwich Sheet
  • Aluminum Foam
  • Impactor Shape
  • Layout