دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 17 1 2017 03 21 Experimental and Numerical Analysis of Sandwich Composite Beams under Four-Point Bending بررسی تجربی و عددی رفتار تیرهای ساندویچی کامپوزیتی تحت خمش چهار نقطه 241 252 9692 FA فتح اله طاهری بهروز استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران 0000-0003-0858-5691 محسن منصوری نیک دانشگاه علم و صنعت ایران Journal Article In this paper, flexural behavior of composite sandwich beams under four point bending loading has been studied experimentally and numerically. The skins and the core of the sandwich composite beam have been made of woven glass/epoxy composites and polyvinylchloride foam with 70 kg/m3 density, respectively. The experiments were performed on the beams with different lengths and two different types of layup sequence for the skins as 0/90 and ±45. Failure was initiated in the beams due to indentation of the foam and extended to the face sheet failure under the loading roller. Numerical simulation of the sandwich beam has been performed using ABAQUS commercial software to verify experimental results. During the numerical simulations, the nonlinear material models were employed for shear stress-strain behavior modeling of the foam and the face sheets. In addition, due to the large deformation during bending test geometrical nonlinearity assumption was used in FE analysis. Failure initiation was predicted in the face sheets using modified Hashin criteria. Nonlinear stress analysis and failure predictions in the face sheets and the foam were conducted using USDFLD subroutine in ABAQUS software. Also crushable foam model was employed to simulate the plastic behavior of the foam core. The load-displacement curves and failure mechanisms predicted by the numerical simulations illustrated good correlation with the experimental data. در این مقاله رفتار خمشی تیرهای ساندویچی کامپوزیتی تحت بارگذاری خمش چهار نقطه به‌صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرارگرفته است. پوسته‌ها و هسته‌ی تیر ساندویچی به ترتیب از الیاف شیشه بافته‌شده با رزین اپوکسی و فوم پلی وینیل کلرید با چگالی 70 کیلوگرم بر مترمکعب ساخته‌شده است. آزمون خمش چهار نقطه بر روی تیرهایی با طول‌های مختلف با در نظر گرفتن دو نوع لایه چینی 0/90 و45 ± برای پوسته ها انجام شده است. مکانیزم تخریب در تیرهای آزمایش‌شده، ناشی از فرو رفتگی فوم و در ادامه شکست پوسته در زیر محل بارگذاری بوده است. به‌ منظور بررسی صحت نتایج تجربی شبیه‌سازی عددی تیر ساندویچی با استفاده از نرم‌افزار تجاری آباکوس انجام‌گرفته است. در تحلیل‌های عددی از مدل‌های مادی غیر خطی برای شبیه‌سازی رفتار برشی فوم و پوسته‌ها استفاده شده است. علاوه بر آن بدلیل بروز تغییر شکل‌‌های بزرگ در تیرهای ساندویچی تحت خمش، از فرض غیرخطی هندسی در تحلیل المان محدود استفاده شده است. پیش‌بینی شروع تخریب در المان‌های پوسته به‌وسیله‌ی معیار هشین اصلاح‌شده انجام شده است. با استفاده از زیرروال USDFLD تحلیل غیرخطی تنش و تخریب پوسته‌ها در نرم‌افزار ABAQUS وارد شده است. همچنین مدل لهیدگی فوم برای شبیه‌سازی رفتار پلاستیک هسته‌ی فومی استفاده شده است. منحنی‌های نیرو- جابه‌جایی و مکانیسم‌های تخریب پیش‌بینی شده با روش عددی تطابق خوبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان دادند. https://mme.modares.ac.ir/article_9692_f044bd02e4fe1aa3315ace7645f8597a.pdf