نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 استادیار، پژوهشکده کامپوزیت ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

3 مجتمع دانشگاهی مواد و فناوریهای ساخت ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

10.22068/jstc.2019.110374.1563

چکیده

پانل ساندویچی با هسته مشبک کامپوزیتی، پانلی متشکل از یک هسته با ساختار مشبک کامپوزیتی از نوع کاگوم، به همراه دو صفحه فوقانی و تحتانی در دو طرف این هسته میباشد. این سازه‌ها می‌توانند جایگزین سازه‌های تقویت شده با استرینگر، پانل‌های ساندویچی با هسته لانه‌زنبوری و سازه‌های مشبک آلومینیومی گردند.
در این پژوهش، با انجام تستهای تجربی و با کمک نرمافزار آباکوس، به بررسی تجربی و عددی ضربه سرعت پایین در پانل ساندویچی با هسته مشبک پرداخته شده است. برای انجام تست ضربه سرعت پایین، دو پانل ساندویچی با هسته مشبک ساخته شده و تحت بارگذاری سقوط آزاد ضربه‌زننده با نوک نیم کروی قرار گرفته‌اند. برای شبیهسازی عددی، از انواع المانهای سه بعدی و حل آسیب پیشرونده به کمک زیر-برنامه‌نویسی با زبان فرترن در نرمافزار، کمک گرفته شده است. مقایسه بین نتایج عددی و تجربی نشان می‌دهد که روش المان محدود، روشی کارآمد جهت کاهش زمان و هزینه برای پیش-گویی رفتار این نوع سازهها در مقابل بارهای ضربهای است. در بارگذاری ضربه، آنچه که موجب جذب انرژی در سازه میشود، آسیب دیدن بخشی از سازه است که در مقابل ضربه‌زننده قرار دارد. بسته به میزان انرژی وارده، این آسیب دیدگی میتواند شامل صفحه فوقانی یک پانل ساندویچی و یا ریب‌های درون هسته آن باشد و صلبیّت بیشتر محل برخورد ضربه‌زننده، موجب کاهش سطح آسیب قابل مشاهده در سازه شده است. همچنین در اثر ضربه روی نقاطی مانند محل تقاطع ریبها که نسبت به فضای بین ریبها، از سفتی بیشتری برخورداراند، مدت زمان برخورد کاهش و حداکثر نیروی تماس افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical analysis of low-velocity impact on composite sandwich panels with grid stiffened core

نویسندگان [English]

  • Reza Azarafza 1
  • Ali Davar 2
  • Javad Faraji Shoaa 3

1 - Department of Mechanical Engineering, Malek ashtar University of Technology, Tehran, Iran

2 Composite Research Centre, Malek Ashtar University of Technology, Tehran

3 Department of Mechanical Engineering, Malek ashtar University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

Composite sandwich panels with grid stiffened core, are composed of composite face sheets and kagome type lattice core. These structures can be used as alternative to the structures reinforced with stringer, sandwich panels with honeycomb core and aluminum grid structures.
In this study, experimental tests and finite element analysis using ABAQUS software are applied for low-velocity impact on grid stiffened sandwich panels. In the experimental method, two sandwich panels with grid stiffened core are manufactured and undergo drop weight impact with a hemispherical steel impactor. Also, in the numerical method, the results are compared with the three-dimensional elements and progressive damage model is applied by employing user defined material subroutines in finite element method using ABAQUS software. Making comparison between the present numerical results with experimental results, shows that the finite element method is an efficient way to reduce the time and cost for understanding the behavior of this type of structure against impact loads. The energy absorption occurs in the structures mainly due to the induced damage in the impact region of the structure. This damage may affect the top face sheets or the ribs within the core of the sandwich panel and the rigidity of the impact position, reduces the visible damaged area in the structure. Also, the impact on the points such as the ribs’ intersections, which are more rigid than the space between the ribs, causes the contact time to be decreased and the maximum contact force to be increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sandwich panel
  • grid stiffened core
  • Low velocity impact
  • progressive damage
  • VUMAT subroutines