تحلیل تجربی و عددی تأثیر چگالی هسته بر روی قابلیت جذب انرژی پانل‌های ساندویچی با رویه صفحات آلومینیومی و هسته فوم پلی‌یورتان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری دانشگاه گیلان

چکیده

پانل‌های ساندویچی معمولاً به دلیل نسبت استحکام به وزن و جذب انرژی بالا، کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، صنایع دریایی و صنایع خودروسازی دارند. در این مقاله، با تهیه فوم‌های پلی‌یورتان با چگالی‌های مختلف و ساخت پانل‌های ساندویچی از ورق‌های آلومینیومی و هسته فوم پلی‌یورتان، با استفاده از دستگاه شاک تیوب انفجاری، تعدادی آزمایش‌های انفجاری تعریف شده و اثر چگالی فوم در مقدار تغییر شکل عرضی سطح پشتی ساختار ساندویچی و میزان جذب انرژی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با استفاده از نتایج آزمایش فشار انجام شده بر روی فوم‌های مختلف، شبیه‌سازی سازه ساندویچی تحت بار انفجاری به کمک نرم‌افزار اتوداین انجام شده است. بین نتایج تجربی و عددی تطابق خوبی وجود دارد. آزمایش‌های تجربی و مطالعات پارامتریک انجام شده، نشان می‌دهند که با افزایش چگالی فوم مقدار تغییر شکل عرضی سطح پشتی پانل ساندویچی کمتر می‌شود، ولیکن میزان جذب انرژی پانل نیز کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش چگالی فوم علاوه بر این که تغییر شکل رویه پشتی پانل کاهش می‌یابد، پروفیل آن نیز یکنواخت‌تر می‌گردد. از طرفی نتایج نشان می‌دهند با افزایش مقدار ماده منفجره تأثیر افزایش چگالی هسته بر روی مقدار تغییر شکل عرضی رویه پشتی بیش‌تر می‌شود. در مجموع اگر پانل ساندویچی به عنوان سازه اصلی باشد، بهتر است که از فوم با چگالی بالا استفاده گردد، ولی در صورتی که نیاز است پانل به عنوان سازه فناشونده بر روی یک سازه دیگر نصب شود، باید از فوم با چگالی پایین‌تر استفاده گردد تا فشار منتقل شده به پشت پانل کاهش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical investigation into the effect of core density on the energy absorption of sandwich panels with Aluminum face sheets and Polyurethane foam core

نویسندگان [English]

  • Reza Khondabi 1
  • Hossein Khadarahmi 2
  • Rouhollah Hosseini 2
  • Mojtaba Zia Shamami 3
1 Department of Mechanical Engineering faculty of Engineering Imam Hossein Comprehensive University
2 Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Imam Hossein Comprehensive University, Tehran, Iran
3 PhD student Guilan University
چکیده [English]

Sandwich panels, due to high strength to weight ratio and energy absorption properties, are widely used in various industries including aerospace industries, marine and automotive industries. In this article several aluminum sandwich panels with polyurethane foam core with different densities were designed and tested using a shock tube facility. Some of blast tests were defined in order to determine the effects of foam density on transverse deflection of back face-sheet and energy absorption of sandwich structures. Also using the results of compression test performed on different foams, numerical simulation using Autodyn software were performed. There was a good agreement between experimental investigation and numerical results. Using experimental testes and parametric studies, it is shown that increasing foam density can lead to reducing the transverse deflection of back face-sheet of the sandwich panel, but the energy absorption of the panel also decreases. Also increasing the density of the foam, in addition to reducing the shape of the back face of the panel, lead to more uniform profile. On the other hand, the results show that by increasing the amount of explosives, the effect of increasing the core density on the amount of transverse posterior deformation grows. It can be concluded that if the sandwich panel is the main structure, it is advisable to use high-density foam, but if the panel is to be installed as a damping structure on another structure, a lower density foam should be used to reduce the pressure transferred to the back face of the panel.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blast Loading
  • sandwich panel
  • Polyurethane foam
  • Energy Absorption
  • Shock tube