علوم و فناوری کامپوزیت

تاثیر رشد جدایش بین رویه و هسته بر روی فرکانس‌های طبیعی سازه‌های ساندویچی کامپوزیتی با روش آنالیز مودال تجربی و عددی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

سازه های ساندویچی سازه هایی هستند که از دو رویه نازک با خواص مکانیکی بالا و هسته ای ضخیم ولی نسبتا ضعیف و سبک تشکیل شده اند. به دلیل استحکام و سفتی بالا در برابر وزن پایین، به طور وسیعی در سازه‌های مهندسی مانند سازه های هوافضایی، بدنه کشتی ها، پره های توربین و ... از این سازه ها استفاده می شود. در این پژوهش تاثیر ایجاد جدایش بین رویه و هسته در رفتار ارتعاشی آزاد برای تیرهای عریض ساندویچی با رویه کامپوزیتی و هسته ای ازجنس فوم PVC ؛ به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. ابعاد جدایش به شدت بر روی فرکانس های طبیعی سازه تاثیر می گذارد به نحوی که، با کاهش در سختی سازه که بعلت وجود جدایش در ناحیه‌ی بین رویه بالایی و هسته اتفاق می افتد، فرکانس های طبیعی کاهش مییابد و افزایش طول و عمق جدایش باعث کاهش سفتی موضعی نمونه شده و در نتیجه باعث کاهش فرکانس طبیعی سازه شده است. برای ساخت رویه ها و اتصال آن ها به هسته به منظور ایجاد نمونه هایی با کیفیت بهتر و یکنواخت تر از تکنیک VIP استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج بدست آمده از آزمون تجربی مودال و همچنین بررسی تاثیر ابعاد جدایش اولیه بر فرکانس های طبیعی و شکل مودها از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. نتایج بیانگر تطابق خوبی بین تحلیل عددی و آزمون تجربی می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of skin/core debonding effects on the natural frequencies of composite sandwich structures using experimental and numerical modal analysis

نویسندگان [English]

  • hossein maleki nejad bahabadi 1
  • amin farrokhabadi 2
  • Mohamd Mahdi Khatibi 3
  • Rahmatollah Rahmani 1

1 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

2 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

3 - Department of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

چکیده [English]

Sandwich structures are made of two thin skin with high mechanical properties and a thick core that have weak strength. Due to high strength and stiffness to weight down, sandwich plate are used too much in engineering structures such as ship hulls, turbines, etc. In this paper, the effect of skin/core debonding on the dynamic response of sandwich structures with composite skins and a PVC foam core is investigated experimentally and also numerically. The separation size affects strongly on the natural frequency so that with a reduction in structural stiffness due to the separation zone between the upper skin and the core occurs, the natural frequencies decreases. Increase the length and depth of separation reduces the local stiffness and thereby reduces the natural frequency of the structure. The composite skins are bonded to the foam using VIP (Vacume Infusion Process) method because of VIP method can make more qualify specimens. In order to validate the obtained results, the results of modal test and also the effect of separation length on the natural frequencies and mode shapes in ABAQUS software are used.The results show good agreement between the numerical and experimental tests respectively

کلیدواژه‌ها [English]

  • Composite
  • sandwich structure
  • modal analysis
  • Finite element
مراجع
[1] Malekzadeh Fard, K. and  Rezaei Hassanabadi, M., "Free Vibration and Static Bending Analysis of Curved Sandwich Panel with Magneto-Rheological Fluid Layer in Sheets using Improved High Order Sandwich Panel Theory" Journal of Science and Technology of Composite, Vol. 1, No. 2, pp. 49-62, 2015.(In Persian )
[2] He, J. Fu, Z. F., "Modal Analysis" Oxford Auckland Boston Johannesburg Melbourne New Delhi, Butterworth-Heinemann, 2001, pp. 1-4. 
[3] Application of sandwich panels, Accessed 25 October 2011; http://www.sandwichpanels.org/index.html.
[4] Lok, T.S. and Cheng, Q.H., "Free and Forced Vibration of Simply Supported, Orthotropic Sandwich anel", Journal of Computers and Structures, Vol. 79, No. 3, pp. 301-312, 2001.
[5] Zenkour, A.M., "A Comperehensive Analysis of Functionally Graded Sandwich Plates, part2" journal of International olid structures, Vol.42, No. 18-19, pp. 5243-5258, sep.2005
[6] Natarjan, S., "Bending and Vibration of Functionally Graded Material Sandwich Plates Using an Accurate Theory" Finite Elements in Analysis and Design, Vol. 57, pp. 32-42, sep2012.
[7] Malekzadeh, K. Khalili, M.R. and Mittal, R.K., "Local and Global Damped Vibrations of Plates with a Viscoelastic Soft Flexible Core: An Improved High-order Approach" Journal of Sandwich Structures and Materials, Vol. 7, No. 5, pp. 431-456, 2005.
[8] Sorokin, S.V. and Ershova, O.A., "Forced and Free Vibrations of Rectangular Sandwich Plates with Parametric Stiffness Modulation" Journal of Sound and Vibration, Vol. 259, No. 1, pp. 119–143, 2003.
[9] Malekzadeh Fard, K. and Rezaei Hassanabadi, M., "Free Vibration and Static Bending Analysis of Curved Sandwich Panel with Magneto-Rheological Fluid Layer in Sheets using improved high
Order Sandwich Panel Theory" Journal of Science and Technology of Composite, Vol. 1, No. 2, pp. 49-62, 2015. (In Persian )
[10] Naeimi Abkenari, A. Karimi, M., "Experimental and Numerical
Investigation of Interlayer Crack Effects on the Free-Vibration of Corrugated-Face Sheet Composite Sandwich Plates", Modares
Mechanical Engineering, Vol.16, No. 5, pp. 39-50, 2016 (In Persian).
[11] Feng, D. Aymerich, F., ”Damage Prediction in Composite Sandwich Panels Subjected to Low-Velocity Impact”, Composite Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 52, pp. 12-22, 2013.
[12] Malekinejad, H. Rahimi, G. H. Farrokhabadi, A., "Numerical and Experimental Investigation of Skin/Core Debonding in Composite Sandwich Structures with Corrugated Core Under Bending Loading" Modares Mechanical Engineering Journal, Vol. 16, No. 6, pp. 52-62, 2016. (In Persian).
[13] Sarparast, H. Ashory, M. R. Khatibi, M. M., "Investigation of the Accuracy of SSI-COV Method in Estimation of Modal Parameters: Numerical and Experimental Case Studies", Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 10, pp. 127-139, 1392. (In Persian).
[14] Brüel, Kjær, "PULSE", Version 8.0, Sound & Vibration Measu. 1996–2003.
[15] Peeters, B., “System Identification and Damage Detection in Civil
Engineering”, PhD. Thesis, KatholiekeUniversiteit Leuven, Belgium, 2000.
[16] Aibinu, A. M. Rahman, N. A. Salami, M.J.E. Shafie, A.A.,”Optimal Model Order Selection for Transient Error Autoregressive Moving Average (TERA) MRI Reconstruction Method” Proceedings of World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 32, , pp. 2070-3740, 2008.
[17] Peeters, B. De Roeck, G., “Stochastic Subspace Identification for Operational Modal Analysis: A Review”, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 021104JDS, 2001.
[18] Brincker, R. Andersen, P., “Understanding Stochastic Subspace Identification”, Proc. of International Modal Analysis Conference (IMAC), 2006.
[19] AIREXC 70 DATA SHEET (available at www.corematerials.3AComposites.com).
[20] Vyacheslav., Burlayenkoa, N. TomaszSadowski. "Influence of Skin/Core Debonding on Free Vibration Behavior of Foam and Honeycomb Cored Sandwich Plates", Journal of Non-Linear Mechanics, Vol. 45, pp. 959 – 968, 2010.
[21] Abaqus6.14/CAE User's Guide
علوم و فناوری کامپوزیت
دوره 5، شماره 1
خرداد 1397
صفحه 91-98
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار