مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی و عددی تأثیر ترک بین لایه‌ای بر ارتعاشات آزاد ورق ساندویچی موج‌دار با پوشش کامپوزیتی

نویسندگان
1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه بوعلی سینا همدان
2 استادیار دانشگاه بوعلی سینا همدان
چکیده
امروزه مواد کامپوزیتی و ساختارهای ساندویچی به دلیل خواص منحصر به‌فردی از جمله، نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی و توانایی جذب انرژی و صدا بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. موج‌دار کردن این نوع ساختارهای ساندویچی روشی مؤثر برای تقویت خواص مکانیکی آنهاست. در این مقاله به بررسی دینامیکی این سازه‌های موج‌دار برای عملکرد مطلوب در شرایط ارتعاشی پرداخته شده است. یکی از آسیب‌های مهم در مواد مرکب لایه‌ای کامپوزیتی، ترک بین لایه‌ای و در نهایت جدایی بین لایه‌ها می‌باشد. در روش المان محدود با استفاده از نرم‌افزار ANSYS به تحلیل ارتعاشی ورق ساندویچی موج‌دار ذوزنقه‌ای همراه با ترک پرداخته شد. ورق مدل‌سازی شده یک مدل جدید از ورق‌های ساندویچی موج‌دار است که دارای یک هسته موج‌دار نرم از جنس فوم و پوششی موج‌دار از جنس لایه‌های کامپوزیتی از نوع شیشه/ اپوکسی است. به منظور اعتبارسنجی و اطمینان از صحت رفتار ارتعاشی ورق مدل‌سازی شده، نتایج حاصل از تحلیل مودال تجربی و روش المان محدود، مورد مقایسه قرار گرفته شد. تأثیرات ابعادی و موقعیت ترک بین لایه‌ای بر فرکانس طبیعی بگونه‌ای بود که با افزایش ابعاد ترک، فرکانس طبیعی ورق کاهش یافته و با تغییر موقعیت آن در عمق ورق، این فرکانس نیز کاهش یافت. تغییرات در مشخصات ارتعاشی ورق ساندویچی، اطلاعات جامعی را برای آموزش و طراحی شبکه عصبی تولید می‌کند تا یک روش مؤثر در عیب‌یابی و پیش‌بینی وقوع عیب بدست آید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental and numerical investigation of interlayer crack effects on the Free-vibration of corrugated-face sheet composite sandwich plates

نویسندگان English

Arash Naeimi_Abkenari 1
Mahdi Karimi 2
2 Assistant Professor of Mechanical Engineering
چکیده English

Today, composite material and sandwich plate structures are used more and more due to the unique properties such as a high ratio of strength to weight, corrosion resistance and energy or sound absorption ability. Corrugating sandwich structures is an effective method to reinforce mechanical properties of the composite materials. In this paper, dynamic analysis of these corrugated structures was carried out for a desired performance in the vibratory condition. One of the most important damages in the composite material layers is an inter-layer crack and also the separation between two layers. Vibration analysis of the trapezoidal corrugated sandwich plate was accomplished with ANSYS software using the finite element method. Simulated sandwich plate is a new model of corrugated sandwich plate which has a soft corrugated foam core and a cover of composite layers made from epoxy/glass. In order to validate the vibration behavior of the simulated sandwich plate, the results of experimental modal analysis were compared to the finite element method. The geometry and location effects of inter-layer crack on natural frequencies of the plate were investigated. It was found that with increasing crack dimensions the natural frequencies of the plate decreases and also depth of crack causes decreasing the natural frequencies which are promising results compared to the other references. The changes in vibration characteristics of the sandwich plate can produce comprehensive data to be used in training and designing of the artificial neural network for a promising approach in fault detection and prediction field.

کلیدواژه‌ها English

Corrugated sandwich plate
Interlayer crack
Modal Analysis
Finite element