Kademelendirilmiş Köpük Malzemelerin Sandviç Kirişin Darbe Davranışına Etkisi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, kademelendirilmiş köpük malzemeye sahip sandviç kirişlerin, düşük hızlı darbe etkisi altındaki cevabını ortaya koymaktır. Araştırmada kullanılan sandviç kirişin kabuk malzemesi olarak karbon/epoksi kompozit ve çekirdek malzemesi olarak üç farklı yoğunluktaki Divinycell köpük seçilmiştir. Üç katmanlı çekirdeğe sahip sandviç kirişlerde, altı farklı çekirdek katmanı sıralanışı incelenmiştir. Kiriş boyutları ve çekirdek kalınlıkları tüm yapılandırmalar için sabit tutulmuştur. Kademeli sandviç kirişin darbe cevabı, sonlu elemanlar analizi (FEA) kullanılarak modellenmiştir. Kademeli köpük çekirdeğin, sandviç kompozitin darbe davranışına etkisi, aynı darbe enerjisi altındaki iki uçtan ankastre sandviç kirişlerin yer değişimleri, Von Mises gerilmeleri ve temas kuvvetleri analizleri ile değerlendirilmiştir. Sonuçlar, tek tip köpüğün kullanıldığı sandviçlerde, artan köpük yoğunluğunun yer değişim ve temas kuvvetlerini azaltmasına rağmen, Von Mises gerilmelerini artırdığını ortaya koymuştur. Benzer sonuç yoğunluğun adım adım arttığı ya da azaldığı kademeli köpük içeren sandviç kompozitlerde de bulunmuştur. Bunlarda, darbenin geldiği üst yüzeydeki köpük yoğunluğu sandviç özelliğini belirleyici olmaktadır. Üst yüzeydeki köpüğün artan yoğunluğuyla yer değişimi azaltmakta ve Von Mises gerilmeleri artmaktadır. Kademelendirmelerdeki yoğunluk artış ya da azalışının düzenli olmadığı sandviçlerde ise yer değişimi ve Von Mises gerilmelerine dair genelleme yapmak zor olup, özellikler kademelerin sıralanışına bağlı olarak değişmektedir. Anahtar kelimeler: Sandviç kompozit, kademelendirilmiş köpük çekirdek, darbe

The purpose of this study is to determine the low-velocity impact response of sandwich beams with graded core. In this study, carbon/epoxy composite was choosen as skin material, and three Divinycell foams with different densities were choosen as core material. Six different core arrays of sandwich beams with three layered core material were investigated. Beam dimensions and core thicknesses were constant in all six different arrays. Impact response of sandwich beams with graded core was modelled using the finite element analysis. The influence of graded foam core on the impact behaviour of sandwich composites was evaluated by the analysis of the displacement, Von Mises stresses and contact forces for both end fixed sandwich beams under the same impact energy. Results show that on sandwiches with uniform core, although the increasing foam density reduces displacement and contact forces, it increases Von Mises stresses. Similar results were observed on sandwich composites with foam cores that have gradually increasing or decreasing density. On these sandwiches, the foam density of the top surface, where impact hits, determines the sandwich features. It is difficult to generalize for displacements or Von Mises stresses of sandwiches with irregular foam core array. The properties of the sandwich beams change depending on the arrays of grades. Keywords: Sandwich composite, graded foam core, impact