مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل رفتار خمشی تیر ساندویچی با رویه های کامپوزیتی با استفاده از تئوری مرتبه بالای غیر خطی ارتقاء یافته

نویسندگان
1 دانشجو/ دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 عضو هیئت علمی/ دانشگاه صنعتی امیر کبیر
چکیده
در این مقاله تئوری غیر خطی مرتبه بالای سازه های ساندویچی برای تحلیل رفتار یک تیر ساندویچی تحت بارگذاری استاتیکی ارائه شده است. در این تئوری، با فرض تغییر شکل‌های بزرگ برای کلیه اجزای سازه ساندویچی، روابط سینماتیکی رویه ها و هسته بر اساس تانسور کرنش گرین نوشته شد. در تئوری ارائه شده، رویه ها به صورت تیر تیموشنکو و هسته به صورت یک جسم دوبعدی که می تواند در راستای ضخامت فشرده شود، مدلسازی گردید. پس از ارائه فرمول بندی، معادلات با استفاده از اصل مینیمم انرژی پتانسیل استخراج و با بکارگیری روش نیوتن- رافسون حل شد. به منظور ارائه یک مثال با استفاده از این تئوری، نتایج مربوط به بارگذاری خمش سه نقطه ای برای یک تیر ساندویچی محاسبه گردید. البته به منظور مقایسه بهتر، نتایج مربوط به تحلیل خطی نیز ارائه شد. در قسمت تجربی، تیرهای ساندویچی با رویه های کامپوزیتی و هسته های از جنس لانه زنبوری نومکس با طول های کوتاه و بلند ساخته شدند و تحت آزمون خمش سه نقطه ای قرار گرفتند. مقایسه نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج حاصل از آزمونهای تجربی نشان داد که تئوری غیر خطی ارائه شده پیش بینی های بهتری از رفتار تیر ساندویچی را نسبت به تئوری خطی ارائه می‌کند. همچنین مشاهده شد که میزان خطای تحلیل خطی با افزایش طول تیر افزایش می یابد. بعلاوه در یک مطالعه پارامتری تاثیر پارامترهای هندسی مانند طول تیر، ضخامت رویه و ضخامت هسته بر میزان اختلاف بین تحلیل خطی و غیر خطی مورد بحث و بررسی قرار گرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analysis of composite sandwich beam with enhanced nonlinear high order sandwich panel theory

نویسندگان English

soheil dariushi 1
Mojtaba Sedighi 2
چکیده English

A novel geometrically nonlinear high order sandwich panel theory considering finite strains of sandwich components is presented in this paper. The equations are derived based on high order sandwich panel theory in which the Green strain and the second Piola-Kirchhoff stress tensor are used. The model uses Timoshenko beam theory assumptions for behavior of the composite face sheets. The core is modeled as a two dimensional linear elastic continuum that possessing shear and vertical normal and also in-plane rigidities. Nonlinear equations for a simply supported sandwich beam are derived using Ritz method in conjunction with minimum potential energy principle. After obtaining nonlinear results based on this enhanced model, simplification was applied to derive the linear model in which kinematic relations for face sheets and core reduced based on small displacement theory assumptions. A parametric study is done to illustrate the effect of geometrical parameters on difference between results of linear and nonlinear models. Also, to verify the analytical predictions some three point bending tests were carried out on sandwich beams with glass/epoxy face sheets and Nomex cores. In all cases good agreement is achieved between the nonlinear analytical predictions and experimental results.

کلیدواژه‌ها English

High order sandwich panel theory
large deformation
Finite strain
Experimental Study