بررسی تحلیلی-تجربی رفتار نفوذ بر صفحه ساندویچی باهسته اسفنجی و ورق های رویه کامپوزیتی

در این مقاله، قانون تماس بین صفحه ساندویچی با هسته اسفنجی انعطاف پذیر و رویه کامپوزیتی با سمبه نیم کروی صلب با استفاده از روش تحلیلی- تجربی بررسی شد. به طور کلی، رابطه بین تغییرشکل و بار وارد شده به سازه بهوسیله جسم خارجی، قانون تماس یا نفوذ نامیده میشود. در سازه های ساندویچی با توجه به انعطاف پذیری هسته و تفاوت زیاد مدول کشسانی بین رویه و هسته، به دست آوردن توزیع نیروی حاصل از تماس سمبه پیچیدگیهای فراوانی دارد. در روش حاضر، با درنظرگرفتن رابطه توانی بین نیروی وارد شده به سازه و مقدار نفوذ سمبه، به همراه استفاده از نتایج تجربی حاصل از آزمون نفوذ بر سازه ساندویچی، توزیع نیرو محاسبه شده است. با توجه به توزیع نیروی به دست آمده و استفاده از حل مرتبه بالای سازه های ساندویچی، تغییرشکل ورق ساندویچی زیر بارگذاری ایستا )خمش( محاسبه شد. در این حل، رویه ها براساس فرضهای نظری مرتبه اول برشی و هسته به شکل جسم سه بعدی که میتواند در راستای ضخامت فشرده شود، مدل سازی شدند. در بخش تجربی، ابتدا آزمون نفوذ و سپس آزمون خمش روی نمونه ها انجام شد. در آزمون نفوذ، نمونه ها با قرارگرفتن روی تکیه گاه صلب، بارگذاری شدند تا سازه تغییرشکل کلی نداشته باشد و مقدار جابهجایی نوک سمبه برابر با مقدار نفوذ باشد. در آزمون خمش، شرایط مرزی تکیهگاه ساده درنظر گرفته شد و نیرو بهوسیله سمبه ای صلب نیمکروی در وسط ورق وارد شد. نمونه های ساندویچی بررسی شده دارای رویه های از جنس کامپوزیت شیشه-اپوکسی و هسته از جنس اسفنج استیرن-آکریلونیتریل بودند. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی نشان داد، استفاده از توزیع نیروی به دست آمده میتواند موجب افزایش قابل توجه دقت پیش بینی نتایج برای محاسبه تغییرشکل سازه ساندویچی با هسته انعطاف پذیر تحت بارگذاری ایستا شود.

Keywords:

قانون تماس , صفحه ساندویچی , نفوذ , کامپوزیت شیشه-اپوکسی , اسفنج آکریلو نیتریل