مطالعه تجربی و عددی رفتار استاتیکی ورق‌های مرکب دوپایای متشکل از سه نوار فلزی در لایه میانی

Abstract

در این پژوهش، چینش جدیدی از ورق‌های مرکب هیبریدی دوپایا متشکل از الیاف کربن تک‌جهته با زاویه ۹۰درجه در قسمت بالایی و پایینی ورق و نوارهای فلزی و الیاف کربن تک‌جهته با زاویه صفر در قسمت میانی معرفی شده است. رفتار استاتیکی ورق با روش اجزای محدود و به‌صورت تجربی، مطالعه و بررسی شده است. این سازه برخلاف ورق‌های مرکب دوپایای معمول دارای دو حالت پایدار مشابه و نیروی پرش یکسان است. راستای انحنای اصلی ورق در هر دو حالت پایدار، یکسان ولی در جهت عکس یکدیگر است و هنگام تغییر شکل بین دو حالت پایدار تغییر نمی‌کند. این ویژگی در ساخت سازه‌های مورفینگ می‌تواند جالب و پرکاربرد باشد. در روش اجزای محدود با استفاده از نرم‌افزار آباکوس اثر پارامترهای مختلف مانند عرض و خواص مکانیکی نوارها، ضخامت لایه‌ها و طول جانبی بر رفتار استاتیکی ورق مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌منظور اعتبارسنجی نتایج به‌دست‌آمده از روش اجزای محدود، تعدادی ورق با چینش و مشخصات هندسی مختلف ساخته شده است. مقادیر انحنای اصلی، جابجایی خارج از صفحه و نیروی پرش ناگهانی به‌صورت تجربی، اندازه‌گیری و با نتایج روش اجزای محدود مقایسه و سازگاری مناسبی مشاهده شده است. نتایج به‌دست‌آمده، نشان می‌دهد که می‌توان انحنای اصلی و قابلیت تحمل­پذیری بار این سازه‌ها را بر اساس نوع کاربرد آنها با تغییر پارامترهای طراحی مانند عرض یا جنس نوارها، ضخامت لایه‌ها به میزان دلخواه تغییر داد.