مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل رفتار تیرهای ساندویچی با هسته انعطاف پذیر تحت بار ضربه سرعت پایین با استفاده از تئوری غیر خطی مرتبه بالا

نویسندگان
1 پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران (گروه کامپوزیت)
2 عضو هیات علمی
چکیده
در این مقاله تئوری غیر خطی مرتبه بالای سازه‌های ساندویچی برای تحلیل رفتار یک تیر ساندویچی تحت بارگذاری‌ ضربه سرعت پایین ارائه شده است. در این تئوری، سازه ساندویچی به سه جزء رویه بالایی، هسته و رویه پایینی تقسیم شده که در آن رویه‌ها به صورت تیر تیموشنکو و هسته به صورت یک جسم دوبعدی که می‌تواند در راستای ضخامت فشرده شود، مدلسازی گردید. پس از ارائه فرمول بندی، معادلات با استفاده از روش ریتز استخراج و با بکارگیری روش رانگ-کوتا حل شد. با استفاده از این تئوری، نتایج مربوط به برخورد ضربه زننده استوانه‌ای صلب با یک تیر ساندویچی در سرعت‌های مختلف محاسبه گردید. در قسمت تجربی، تیرهای ساندویچی با رویه‌های آلومینیومی و هسته‌های از جنس لانه زنبوری نومکس ساخته شدند و تحت آزمایش قرار گرفتند. مقایسه نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج آزمون‌های تجربی نشان داد که تئوری غیر خطی ارائه شده به خوبی می تواند رفتار تیر ساندویچی را پس از برخود ضربه زننده در سرعت‌های مختلف پیش بینی نماید. به منظور مقایسه بهتر نتایج تحلیلی خطی نیز در کنار نتایج غیر خطی ارائه شد. بعلاوه در یک مطالعه پارامتری تاثیر پارامترهای هندسی مانند طول تیر، ضخامت هسته و ضخامت رویه بر میزان اختلاف بین نتایج تحلیلی خطی و غیر خطی برای تیرهای ساندویچی تحت بارگذاری ضربه سرعت پایین مورد بحث و بررسی قرار گرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A nonlinear high order theory for analysis of sandwich beam with flexible core under low velocity impact

نویسندگان English

Soheil Dariushi 1
Mojtaba Sadighi 2
چکیده English

A novel geometrically nonlinear high order sandwich panel theory for a sandwich beam under low velocity impact is presented in this paper. The equations are derived based on high order sandwich panel theory in which the Von-Karman strains are used. The model uses Timoshenko beam theory assumptions for behavior of the 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 low velocity impact tests were carried out on sandwich beams with Aluminum face sheets and Nomex cores. In all cases good agreement is achieved between the nonlinear analytical predictions and experimental results.

کلیدواژه‌ها English

sandwich beam
low velocity impact
Nonlinear Analysis
High order sandwich panel theory