22865

چقرمگي شكست سازه‌هاي ساندويچي با رويه كامپوزيت در مود اوّل

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

1396-99

1399/7/30

دكتر فتح اله طاهري بهروز

مكانيك

پنل ساندويچي تركيبي از يك هسته نرم و پوسته‌هايي مستحكم است كه به دو طرف هسته متصل‌اند. در بسياري از موارد اتصال بين پوسته و هسته به‌عنوان نقطه بحراني آسيب‌رسان به يكپارچگي سازه ساندويچي محسوب مي‌شود. اين پديده طي ساليان اخير موردتوجه محققان بسياري بوده و به جنبه‌هاي مختلف آن پرداخته شده است. در اين تحقيق چقرمگي جدايش پوسته از هسته در تيرهاي ساندويچي با هسته شياردار به‌صورت تجربي اندازه‌گيري شده است. پنل‌هاي ساندويچي مورد آزمايش از پوسته‌هايي با جنس كولار 49/پلي‌استر بوده كه به يك هسته از جنس فوم پلي‌اورتان چسبانده شده‌اند. مقادير نرخ رهايي انرژي كرنشي به‌دست‌آمده در شروع رشد ترك براي نمونه‌هاي مورد آزمايش در محدوده 340 (J⁄m^2 ) بوده و با رشد ترك تا محدوده 500 (J⁄m^2 ) نيز افزايش مي‌يابد. نتايج نشان مي‌دهد كه با قرار گرفتن شيار درون هسته ساندويچ پنل، ترك اتصالي در هنگام رشد با برخورد به هر شيار متوقف شده و براي شروع مجدد رشد خود به نيروي بالاتري نياز دارد. همين پديده باعث افزايش مقاومت اين نوع از سازه در مقابل رشد ترك در ناحيه پوسته/هسته مي‌گردد. در بخش مدل‌سازي عددي اين تحقيق از مدلي برمبناي تئوري ناحيه چسبناك براي شبيه‌سازي رشد ترك در نمونه‌هاي مورد آزمايش استفاده شده است. مقايسه منحني‌هاي بار-جابجايي به‌دست‌آمده از تحليل نشان مي‌دهد مدل ارائه‌شده توانايي مناسبي در پيش‌بيني رفتار سازه در شرايط بارگذاري مشابه را داراست. در مرحله بعد تأثير دو پارامتر تعداد و عرض شيارهاي هسته بر مقاومت ترك در برابر رشد به كمك شبيه‌سازي عددي موردبررسي قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه با افزايش تعداد شيارها مقاومت نمونه در برابر رشد ترك اتصالي بيش‌تر شده اما تغيير عرض شيارها تأثير قابل‌توجهي بر افزايش مقاومت سازه در برابر رشد ترك ندارد.

1399/09/23

Mode I fracture toughness of sandwich panels with composite facesheets

10/22/2021 12:00:00 AM

The sandwich panel is a combination of a soft core and two high strength rigid facesheets connected to the top and bottom of the core. In many cases, the connection between the facesheets and the core is considered as a critical point that damages the integrity of the sandwich structure. This phenomenon has been considered by many researchers in recent years and its various aspects have been investigated. In this research, the debonding toughness of facesheet to core in sandwich beams with grooved cores has been measured experimentally. The sandwich panels tested were made of Kevlar 49 / polyester facesheets attached to a polyurethane foam core. The values of strain energy release rate obtained at the onset of crack growth for the tested specimens are in the range of 340 (J⁄m^2 ) and increase with the crack growth up to 500 (J⁄m^2 ). The results show that by placing the groove inside the core of the sandwich panel, the interfacial crack stops growing by hitting each groove and requires higher force to restart its growth. This phenomenon increases the resistance of this type of structure against the growth of cracks in the face / core area. In the numerical modeling section of this research, a model based on the cohesive zone theory was used to numerically simulate crack growth in the tested specimens. Comparison of load-displacement curves obtained from the analysis shows that the proposed model has a good ability to predict the behavior of the structure under similar loading conditions. In the next step, the effect of two parameters of number and width of core grooves on crack resistance to growth has been investigated using numerical simulation. The results showed that with increasing the number of grooves, the resistance of the specimen against the growth of interfacial cracks increased, but changing the width of the grooves did not have a significant effect on increasing the resistance of the structure against crack growth.