بررسی تحلیلی-تجربی رفتار نفوذ بر ورق ساندویچی با هسته اسفنجی و رویه کامپوزیتی

در این مقاله، قانون تماس بین ورق ساندویچی با هسته اسفنجی انعطاف پذیرو رویه کامپوزیتی با سمبه نیم کروی صلب با استفاده از روش تحلیلی- تجربی بررسی شد. به طور کلی، رابطه بین تغییرشکل و بار وارد شده به سازه به وسیله جسم خارجی، قانون تماس یا نفوذ نامیده می شود. در سازه های ساندویچی با توجه به انعطاف پذیری هسته و تفاوت زیاد مدول کشسانی بین رویه و هسته، به دست آوردن توزیع نیروی حاصل از تماس سمبه پیچیدگی های فراوانی دارد. در روش حاضر، با درنظرگرفتن رابطه توانی بین نیروی وارد شده به سازه و مقدار نفوذ سمبه، به همراه استفاده از نتایج تجربی حاصل از آزمون نفوذ بر سازه ساندویچی، توزیع نیرو محاسبه شده است. با توجه به توزیع نیروی به دست آمده و استفاده از حل مرتبه بالای سازه های ساندویچی، تغییرشکل ورق ساندویچی زیر بارگذاری ایستا (خمش) محاسبه شد. در این حل، رویه ها براساس فرض های نظری مرتبه اول برشی و هسته به شکل جسم سه بعدی که می تواند در راستای ضخامت فشرده شود، مدل سازی شدند. در بخش تجربی، ابتدا آزمون نفوذ و سپس آزمون خمش روی نمونه ها انجام شد. در آزمون نفوذ، نمونه ها با قرارگرفتن روی تکیه گاه صلب، بارگذاری شدند تا سازه تغییرشکل کلی نداشته باشد و مقدار جابه جایی نوک سمبه برابر با مقدار نفوذ باشد. در آزمون خمش، شرایط مرزی تکیه گاه ساده درنظر گرفته شد و نیرو به وسیله سمبه ای صلب نیم کروی در وسط ورق وارد شد. نمونه های ساندویچی بررسی شده دارای رویه های از جنس کامپوزیت شیشه-اپوکسی و هسته از جنس اسفنج استیرن-آکریلونیتریل بودند. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی نشان داد، استفاده از توزیع نیروی به دست آمده می تواند موجب افزایش قابل توجه دقت پیش بینی نتایج برای محاسبه تغییرشکل سازه ساندویچی با هسته انعطاف پذیرتحت بارگذاری ایستا شود.