بررسی رفتار خستگی سازه‌های ساندویچی با پوسته‌های هیبریدی نامتقارن و هسته فومی تحت بارگذاری کشش ـ کشش

Abstract

در این نوشتار پاسخ خستگی یک لایه‌چینی ساندویچی با هسته‌ی فومی و صفحات هیبریدی نامتقارن مورد تحقیق قرار گرفته است. لایه‌چینی ساندویچی مورد نظر بخشی از المان بحرانی یک سازه‌ی مرکب واقعی است. روش تهیه و ساخت مواد و لایه‌چینی‌ها مشابه المان بحرانی است. دو نوع الیاف شیشه‌ی بافته شده مشابه )۲,G ۱G( و یک نوع الیاف کربن تک‌جهته )C( با سیستم رزین اپوکسی در صفحات بالا و پایین هسته‌ی فومی به کار گرفته شده است. ترتیب لایه چینی و زوایای هر کدام از لایه‌ها عبارت است از: ]۱/C/C/G۲/F‌o‌a‌m/G۲/C/C/C/G۱[G و ]۰/۰/۰/۴۵/C‌o‌r‌e/$p‌m$۴۵/$p‌m$۰/۰/۰/۰[. به‌منظور تعیین طرحی عملی در انجام آزمایشات، ایجاد شکست نهایی در ناحیه‌ی سنجه و رسیدن به استحکام واقعی، دو طرح متفاوت با کمک شیوه‌ی F‌E‌M مورد بررسی قرار گرفت و طرح مناسب‌تر برای انجام آزمایش‌های خستگی و استاتیک نهایی انتخاب شد. نتایج تجزیه و تحلیل‌های اجزاء محدود با استفاده از آزمایشات استاتیکی تأیید گردید. در ادامه، آزمایشات متعدد خستگی بر روی نمونه‌های لایه‌چینی انجام شد و در نهایت وضعیت‌های آسیب ایجاد شده در لایه‌چینیِ ساندویچی تحت بار استاتیکی و خستگی تشریح گردید. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از طرح زاویه‌دار باعث انتقال ناحیه‌ی شکست از محدوده‌ی اتصال سنجه به گیره در قطعه به محدوده‌ی درونی‌تر سنجه می‌شود و از این رو استحکام حاصله به مقادیر واقعی نزدیک‌تر است. بررسی آزمایشات خستگی در نسبت بارهای بالا نیز به نتایج مشابهی می‌انجامد. از چهار وضعیت آسیب تشخیص داده شده، رشد دو نوع ترک قائم و موازی با امتداد بارگذاری در داخل فوم اتفاق می‌افتد. با افزایش نسبت بار، طول ترک موازی با امتداد بارگذاری که به دنبال ترک قائم ایجاد می‌شود کاهش می‌یابد.