بررسی آسیب‌های ناشی از ضربه سقوط آزاد در پوسته ساندویچ پانل با روش المان محدود و آزمون نشر آوایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

10.30494/jndt.2020.216643.1033

چکیده

امروزه کامپوزیت‌های پایه پلیمری و به‌خصوص ساندویچ پانلها به دلیل خواص فیزیکی مناسب در مقایسه با فلزات و آلیاژهای فلزی نظیر سبکی، نسبت استحکام به وزن بالا و..، کاربردهای زیادی در صنعت دارند. در طی بارگذاری مکانیکی کامپوزیت‌ها، آسیب‌های متنوع با مکانیزم‌های مختلف به وجود می‌آید. آسیب‌های انباشته درنهایت منجر به شکست کامپوزیت می‌شود. ترک‌خوردگی ماتریسی، شکست الیاف، لایه‌لایه‌شدن ازجمله آسیب‌های ایجادشده در این نوع از سازه‌ها می‌باشند. شناسایی سهم هرکدام از این مکانیزم‌ها در شکست نهایی کامپوزیت‌ها ضروری است. شناسایی محل، شدت و نوع آسیب ایجاد‌شده با بازرسی غیر مخرب بر روی این ساختار و همچنین پیش‌بینی شدت و نوع آسیب توسط نرم‌افزارهای المان محدود بسیار حائز اهمیت می‌باشند. در این مقاله مکانیزم‌های آسیب بر روی ساندویچ پانل از جنس پوسته شیشه/پلی‌استر و هسته فوم پلی اورتان تحت تاثیر ضربه سرعت‌پایین بررسی شده‌است. در پژوهش حاضر، پوسته و هسته ساندویچ پانل به‌صورت دستی ساخته‌شده و نمونه ساندویچی تحت تأثیر ضربه 20 ژول قرارگرفته است و در حین آزمون، داده های آکوستیکی توسط سنسور نصب شده ذخیره و تحلیل گشته‌است. و با توجه به سیگنال‌های دریافتی از آزمون نشر آوایی وجود آسیب‎‌های حاصل از ضربه تشخیص داده شد. همچنین با استفاده از نرم‌افزار آباکوس با حلگر دینامیکی صریح مکانیزم‌های آسیب‌های بین‌لایه‌ای و درون‌لایه‌ای با استفاده مدل المان محدود ارائه‌شده موردبررسی قرار گرفته‌است. نتایج به‌دست‌آمده از آزمون تجربی و شبیه‌سازی موردبحث قرار گرفته و تطابق مناسبی مابین آن‌ها برقرار مشاهده می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating Damages of Drop Impact on Sandwich Panel Shell by Finite Element Method and Acoustic Emission

نویسندگان [English]

  • ali jafari 1
  • Seyed Reza Hamzeloo 2
1 MSc Student, Department of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training Unuversity, Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowadays, polymer based sandwich panels are widely used in industry because of their excellent physical properties compared to metalic alloys, such as lightness, high strength to weight ratio, and so on. Different mechanisms of damage occur during mechanical loading of the composites. Accumulated defects eventually lead to the composite failure. Matrix cracking, fiber breakage, and delamination are some of the damage mechanisms caused by these types of structures. It is necessary to identify the contribution of each mechanism to the ultimate failure of the composites. Non-destructive monitoring of this type of structures and prediction of damage with simulation by finite element method is very important. In this paper, damage mechanisms under low impact impact for sandwich panel made of glass / polyester shell and polyurethane foam core was investigated. In the present study, the shell and core of the sandwich panel was made manually and the sandwich sample was affected by the impact of 20 Joule, and during the test, acoustic data was stored by the installed sensor and was analyzed. Also, the impact process modeled using Abaqus FE software with explicit dynamic solver and damage mechanisms investigated applying cohesive bonding between layers and the proposed finite element model. The results obtained from the empirical test and simulation were discussed and there is a good agreement observed between them.

کلیدواژه‌ها [English]

  • finite element modeling
  • Composite
  • Delamination
  • Drop Test
  • Acoustic Emission