مدل سازی اجزای محدود اتصال T شکل در پانل های ساندویچی در معرض بارگذاری کششی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی،

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی،

چکیده

یکی از نقاط ضعف پانل­های ساندویچی اتصالات آنها است که بر­روی کاربرد گسترده آنها اثر می­گذارد. اتصال T شکل یکی از متداول­ترین اتصالات پانل­های ساندویچی است. این مقاله به بررسی عددی این اتصال در بارگذاری استاتیکی می­پردازد. درستی نتایج به دست آمده از حل عددی با نتایج تست تجربی موجود در مراجع گذشته بررسی شدند. در حالت کلی، نیروی شکست پیش­بینی شده از حل عددی با نتایج تست تجربی موجود در مراجع گذشته    هم­خوانی خوبی دارد. برای مدل­سازی چسب موجود در اتصال، از  المان­های تماسی و طرح ماده منطقه چسبنده استفاده شده است. هم­چنین با استفاده از کد نوشته شده در نرم­افزار انسیس قابلیت آسیب برای هسته پانل­های ساندویچی تعریف شده است. در نتیجه هر دو حالت شکست اتصال T شکل (شکست برشی هسته و گسیختگی چسب) بررسی شده است. در مدل­سازی پانل­های ساندویچی، از چهار فوم دیوینیسل اچ صد، اچ صد و شصت، اچ دویست و پنجاه، اچ سی پی هفتاد استفاده شده است تا کارایی اتصال در مواد مختلف بررسی شود. در ادامه برای بررسی اثر هندسه اتصال، با تغییر زاویه فوم مثلثی، نه طرح مختلف هندسی ساخته شد. بررسی­ها نشان دادند که تغییر جنس هسته پانل ساندویچی، علاوه بر تغییر حالت شکست اتصال، باعث افزایش چشمگیر نیروی شکست اتصال می شود.
کلمات کلیدی : اتصال T شکل، پانل ساندویچی، حالت شکست، روش المان محدود، اتصالات چسبی

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Finite element modeling of T-shaped connector panel - sandwich subjected to tensile loading

نویسندگان [English]

  • Seyed Reza Khalili 1
  • Aydin Ghaznavi Osgoee 2
چکیده [English]

One of the disadvantages of sandwich panels is their joints, which usually decrease the efficiency of sandwich structures. The T-joint is one the most common joint for sandwich panels. This paper deals with the numerical study of the T-joint under static loading. The results of FEM analysis are validated by the experimental results available in the literatures. In general, the failure load predicted by the FEM is in good agreementas compared with the experimental results. In the modeling of the adhesive between joint components, contact elements and cohesive zone material model are used. In addition, damage and core shear failure of the base panel are modeled by using a written macro code in the ANSYS software. Therefore, both failure modes of sandwich panel joint are investigated. In addition, the effect of the joint geometry and material of the core of sandwich panels on failure modes and failure load are studied. Finally, the results show that changing the material of the core of the sandwich panel increases the joint failure load.

کلیدواژه‌ها [English]

  • T-joint
  • sandwich panel
  • failure modes
  • Finite element analysis
  • Adhesive joint

مراجع

[1] D.W. Zhou, L.A. Louca, M. Saunders. Numerical simulation of sandwich T-joints under dynamic loading. Composites: Part B 2008;39: 973–985.
[2] Rispler AR, Steven GP, Tong L. Failure analysis of composite T-Joints including inserts. J Reinf Plastic Compos 1997; 16:1642–58.
[3] Kumari S, Sinha PK. Finite element analysis of composite wing Tjoints. J Reinf Plastic Compos 2002; 21:1561-85
[4] Shenoi RA, Violette FLM. A study of structural composite Tee joints in small boats. J Compos Mater 1990; 24:644–66.
[5] Shenoi RA, Hawkins GL. Influence of material and geometry variations on the behaviour of bonded tee connections in FRP ships. Composites 1992; 23:335–45.
[6] Dodkins AR, Shenoi RA, Hawkins GL. Design of joints and attachments in FRP ships’ structures. Marine Struct 1994; 7:365–98.
[7] Dharmawan F, Thomson RS, Li H, Herszberg I, Gellert E. Geometry and damage effects in a composite marine T-joint. Compos Struct 2004; 66:181–7.
[8] Li HCH, Dharmawan F, Herszberg I, John S. Fracture behaviour of composite maritime T-joints. Compos Struct 2006; 75:339–50.
[9] Theotokoglou EE, Moan TJ. Experimental and numerical study of composite Tee-joints. J Compos Mater 1996;30:190–209.
[10] Theotokoglou EE. Strength of composite T-joints under pull-out loads. J Reinf Plast Compos 1997;16:503–18.
[11] Phillips HJ, Shenoi RA. Damage tolerance of laminated tee joints in FRP structures. Compos Part A 1998; 29:465–78.
[12] Toftegaard H, Lystrup A. Design and test of lightweight sandwich T-joint for naval ships. Composites: Part A 2005; 36:1055–1065.
[13] Stickler P.B, Ramulu M., Johnson P.S., P.S. Experimental and numerical analysis of transverse stitched T-joints in bending. Composite Structures 2000; 50:17-27.
[14] Stickler P.B, Ramulu M, Parametric analyses of stitched composite T-joints by the finite element method. Materials and Design 2002; 23 : 751–758.
[15] Blake J.I.R, Shenoi R.A, House J, Turton T. Progressive damage analysis of tee joints with viscoelastic inserts. Composite: Part A 2001;653-32:641.
[16] Turaga UVRS, Sun CT. Failure modes and load transfer in sandwich T-joints. J Sandwich Struct Mater 2000;2:225–45.
[17] Earl J.S., Dulieu-Barton J.M., Shenoi R.A. Determination of hygrothermal ageing effects in sandwich construction joints using thermoelastic stress analysis. Composites Science and Technology 2003; 63: 211–223.
[18] Neser G., Diler E., Ozes C., Effect of T-Joint Geometry on the Performance of a GRP/PVC Sandwich System Subjected to Tension. Journal of Reinforced Plastics and Composites 2009; 28: 49-58.
[19] Technical manual, Divinycell HD, Copyright © DIAB Group AB October 2009.
[20] Gdoutos E.E., Daneil I.M., Wang K.A., Failure of cellular foam under multiaxial loading. Composite : Part A 2002;36:163-176.
[21] Lim T., Lee C., Lee D.G., Failure Modes of Foam Core Sandwich Beams under Static and Impact Loads. Journal of Composite Materials 2004; 38; 1639-1662.
[22] Technical manual, Divinycell HCP, Copyright © DIAB Group AB March 2009.
[23] Alfano G., Crisfield M.A., "Finite Element Interface Models for the Delamination Anaylsis of Laminated Composites: Mechanical and Computational Issues", International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2001;50: 1701-1736.
[24] ANSYS user’s manual.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار