معرفی ساختارهای ساندویچی نوین مبتنی بر چندلایه‌های الیافی-فلزی (FMLs) و هسته بالسا برای استفاده در سازه‌های دریایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

چکیده

امروزه ساختارهای ساندویچی متشکل از هسته بالسا و پوسته‌های کامپوزیتی به طور گسترده‌ای در تولید سازه‌‌های دریایی سبک‌وزن و مستحکم مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، بالسا به عنوان یک ماده آب‌دوست به رطوبت حساس بوده و نفوذ رطوبت از طریق پوسته‌های کامپوزیتی آسیب‌دیده به درون ساختارهای ساندویچی منجر به جذب آب شدید، فساد هسته بالسا و بروز تورق در ناحیه اتصال پوسته به هسته خواهد شد. در این پژوهش به منظور بهبود تحمل آسیب ساختارهای ساندویچی با هسته بالسا، ایده استفاده از چندلایه‌های الیافی-فلزی بجای پوسته‌های کامپوزیتی مطرح شده است. به این ترتیب، پس از ارزیابی رفتار جذب آب این نوع ساختارهای ساندویچی، نمونه‌های ساخته شده از هسته بالسا و پوسته چندلایه الیافی-فلزی تحت بارگذاری فشاری قرار گرفته و مقادیر بحرانی کمانش تعیین شد. علاوه بر این، جهت تعیین میزان تأثیر پوسته بر خواص مکانیکی این نوع ساختارها، نمونه‌هایی با هسته مشابه و پوسته کامپوزیتی ساخته شده از الیاف شیشه/اپوکسی نیز تهیه شده و تحت آزمایش‌های مشابه قرار گرفتند. نتایج آزمون‌های تجربی نشان می‌دهد که ساختارهای ساندویچی با هسته بالسا و پوسته چندلایه الیافی-فلزی در مقایسه با انواع متداول ساختارهای ساندویچی با پوسته کامپوزیتی جذب آب کمتر و رفتار مکانیکی بسیار مناسب‌تری از خود بروز می‌دهند.

تازه های تحقیق

 

کلیدواژه‌ها


 

[1] Baştürk, S. B., and Tanoğlu, M., “Development and mechanical behavior of FML/aluminium foam sandwiches,” Applied Composite Materials, No. 20, 2013, pp.789–802.

[2] Belouettar, S., Abbadi, A., and Azari, Z., “ Experimental Investigation of static and fatigue behaviour of composites honeycomb materials using four point bending tests,” Composite Structures, Vol. 87, No. 3, 2009, pp. 265–273.

[3] Sadeghian, P., Hristozov, D., and Wroblewski, L., “Experimental and analytical behavior of sandwich composite beams: Comparison of natural and synthetic materials,” Journal of Sandwich Structures and Materials, Vol. 0, No. 00, 2016, pp. 1–21.

[4] Daniel I. M., “Influence of core properties on the failure of composite sandwich beams,” Journal of Mechanics of Materials and Structures, Vol. 4, No. 7-8, 2009, pp. 1271–1286.

[5] Shir Mohammadi, M., and Nairn, J. A., “Crack propagation and fracture toughness of solid balsa used for cores of sandwich composites,” Journal of Sandwich Structures and Materials, Vol. 16, No. 1, 2014. pp. 22–41.

[6] Newaz, G., Mayeed, M., and Rasul, A., “Characterization of balsa wood mechanical properties required for continuum damage mechanics analysis,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, Vol. 230, No. 1, 2016, pp. 206–218.

[7] Alderliesten, R. C., Hagenbeek, M., Homan, J. J., Hooijmeijer, P. A., De Vries, T. J., and Vermeeren, C. A. J. R., “Fatigue and Damage Tolerance of GLARE,” Applied Composite Materials, Vol. 10, 2003, pp. 223–242.

[8] Zhong, Y., and Joshi, S. C., “Response of hygrothermally aged GLARE 4A laminates under static and cyclic loadings,” Materials and Design, Vol. 87, 2015, pp. 138–148.

[9] Botelho, E. C., Almeida, R. S., Pardini, L. C., and Rezende, M. C., “Elastic properties of hygrothermally conditioned Glare laminate,” International Journal of Engineering Science, Vol. 45, 2007, pp. 163–172.

[10] Botelho, E. C., Almeida, R. S., Pardini, L. C., and Rezende, M. C., “Influence of hygrothermal conditioning on the elastic properties of Carall laminates,” Applied Composite Materials, Vol. 14, 2007, pp. 209–222.