بررسی عددی و تجربی خواص فشاری هسته‌های شانه‌تخم‌مرغی مورد استفاده در سازه‌های ساندویچی زیست‌تخریب‌پذیر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه خوارزمی

2 استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

3 استاد، گروه مهندسی مکانیک طراحی کاربردی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

چکیده

در این پژوهش رفتار فشاری هسته‌های شانه تخم مرغ مقوایی که به عنوان لایه میانی با سه نوع چیدمان متفاوت در ساخت سازه ساندویچی زیست تخریب پذیر متشکل از لایه‌های بیرونی کامپوزیتی از جنس ماده ترکیبی پلی لاکتیک اسید/کنف-کتان استفاده می گردد، به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته‌است. ویژگی مهم هسته این سازه سازگاری آن با محیط زیست (زیست تخریب‌پذیر بودن آن) است، خواص مواد این توسط تست‌های شبه استاتیکی فشاری و کشش مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به خصوصیت‌هایی همچون استحکام، خواص مکانیکی و عایق بندی اکوستیک بسیار مناسب، شانه‌های تخم مرغ به عنوان لایه‌ی میانی سازه‌های ساندویچی زیست تخریب‌پذیر انتخاب شده‌است. این سازه نسبت به فشار بسیار مقاوم بوده و انرژی زیادی را برای فشرده‌سازی هسته به خود جذب کرده است. مکانیزم خرابی در این لایه میانی، خرد شدن یا له‌شدن لبه‌های بیرونی و خانه‌های مورد تماس با لبه‌های بیرونی می‌باشد. افزایش ضخامت شانه‌های تخم مرغ، تاثیر مستقیمی بر خواص فشرده‌سازی سازه داشته و با دو برابر کردن ضخامت لایه‌ها، مقدار انرژی جذب شده توسط هسته سازه بیش از 110% افزایش یافته است. در بین انواع چیدمان لایه میانی، هسته از نوع شانه‌های تخم مرغ سری (دو شانه تخم مرغ در هم)، نسبت به سایر هسته‌ها به صورت میانگین 32% سفتی، 64% انرژی جذب شده و 59% استحکام بیشتری از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Investigation of Compressive Properties of Egg Box Cores of Green Sandwich Panels

نویسندگان [English]

  • Reza Beigpour 1
  • Hassan Shokrollahi 2
  • Seyed Mohammad Reza Khalili 3
1 Kharazmi umiversity
2 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 Centre of Research for Composite and Smart Materials and Structures, Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, the compression behavior of cardboard Egg Box cores with various stacking sequences used in sandwich structures are investigated both experimentally and numerically. A critical requirement of the design is that the structure is compatible with the environment (biodegradable), and its properties have been investigated through compression and tension testing. This study aims to investigate the bending characteristic of cardboard egg box to reduce the use of chemicals and get benefits of this shape in construction of biodegradable sandwich panels. Egg boxes were chosen as the core material for sandwich structures due to their mechanical strength, excellent insulation properties, and strength. Also, the core shape in various stacking sequences were model in ABAQUS FE code to simulate the behavior of the egg box core in bending. The results showed that the surrounding edges of the core crushed and the truncated top region compressed. The increase in thickness of the egg boxes directly affected the compression properties. By doubling the thickness of the layers, the amount of energy absorbed by the core increased by more than 110%. By comparison of various stacking sequence of the cores, the one with double layers of the egg boxes overlapped, showed an increase of 32% in stiffness, 64% in energy absorption, and 59% in strength.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sandwich structure
  • biodegradable
  • Compression
  • Experimental study
  • Egg Box core