Katmanlı Çekirdekli Sandviç Plakların Anlık Basınç Yüküne Cevabının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada katmanlı çekirdekli sandviç plağın anlık basınç yükü altındaki dinamik davranışı deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma kapsamında ilk olarak sandviç plak üretilmiştir. Sandviç plağın alt yüzeyinde ve üst yüzeyinde ikişer kat çift yönlü cam elyaf kullanılmıştır. Çekirdek yapı polikarbonat levha, aramid bal peteği ve köpük malzemelerinin sıralanmasıyla oluşturulmuştur. Anlık basınç yükü, şok tüpü içersinde bulunan basınçlı havanın, tüpün ağzında yer alan membranı yırtmasıyla elde edilmiştir. Katmanlı çekirdekli sandviç plak deney platformuna ankastre olarak tutturulmuştur. Deneyler sırasında plak yüzeyinden hem basınç hem de gerinim verileri ölçülmüştür. Ölçülen basınç verileri kullanılarak anlık basınç yükleri için uygun basınç fonksiyonları oluşturulmuştur. Oluşturulan bu fonksiyonlar, sonlu elemanlar analizlerinde kullanılmıştır. Sonlu elemanlar analizleri için ANSYS kütüphanesinde yer alan Shell 281 elemanı kullanılarak katmanlı çekirdekli sandviç plak modellenmiştir. Bu model kullanılarak plağın sayısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler sonucunda plak orta noktasının gerinim değeri zamana bağlı olarak elde edilmiştir. Sayısal ve deneysel olarak elde edilen gerinim değerlerinin arasında bir uyum olduğu görülmüştür. Deney ve sayısal çalışma arasındaki uyum görüldükten sonra çekirdek malzemelerinin sıralanışı değiştirilerek yeni bir konfigürasyon elde edilmiştir. Yeni konfigürasyon için de sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Her iki konfigürasyonun sayısal analizleri yapılarak plak orta noktasında, katmanlar arasındaki gerinim ve gerilme değerleri zamana bağlı olarak elde edilmiştir. Sonuç olarak, deneysel ve sayısal sonuçlardan elde edilen plak orta noktasındaki gerinim değerleri birbirleri ile karşılaştırılmıştır.

In this study, the dynamic behavior of a laminated sandwich plate with a stepwise graded core is studied experimentally and numerically. In experimental study, firstly sandwich plate is manufactured. It has four layers of bidirectional glass epoxy face sheets. Lexan® polycarbonate sheet, Airex® structure foam and aramid honeycomb are used for core materials. Air blast load is obtained by compressing the air in a tube and then suddenly expanding the compressed air by using a membrane. Sandwich plate is clamped at all edges to a fixed steel frame. Pressure sensors and strain gauges are used to measure the pressure and strain. Pressure distribution is gained from the experimental study. According to this distribution a pressure function is formed. Then, this function is used in the FEA. For the FEA, laminated sandwich plate was modeled by using Shell281 element which is from ANSYS v11.0 library. Using this finite element model, transient analysis is performed. The strain-time history results at the center point of the plate obtained from the transient analysis. Core materials’ stacking sequence changed after a good agreement between the results. In the same way, transient analysis performed for this new configuration. Finally, results with experimental study and numerical analysis are compared according to strain rates.