بررسي تجربي و عددي ارتعاشات آزاد ورق هاي كامپوزيتي ساندويچي با هسته مشبك

Experimental and numerical investigation of the free vibration of composite sandwich plates with lattice cores

سازه‌هاي مشبك كامپوزيتي به دليل خواص منحصربفردشان، يكي از سازه‌هاي پركاربرد در صنايع هوايي، دريايي و خودروسازي مي‌باشد. در اين تحقيق به بررسي تجربي و عددي ارتعاشات آزاد ورق ساندويچي كامپوزيتي با شبكه مثلثي پرداخته شده است. براي ساخت اين ورق‌ها، از قالب سيليكوني، روش رشته‌پيچي و لايه‌ چيني‌ دستي استفاده شده است. ورق تقويت شده مشبك و ورق چندلايه ساخته شده و سپس با چسباندن اين دو بخش بهم، ورق ساندويچي با شبكه مثلثي ايجاد شده است. نمونه‌هاي ساخته شده تحت آزمايش آناليز مودال قرار گرفته و فركانس‌هاي طبيعي ارتعاشات استخراج شده است. از حل عددي و مقايسه با نتايج تجربي مشاهده شد كه انطباق مناسبي بين نتايج تجربي و عددي وجود دارد. با استفاده از روش تاگوچي يك مطالعه پارامتري روي اثر تغييرات 3 پارامتر، شامل تعداد تقويت‌كننده، ضخامت تقويت‌كننده و ضخامت پوسته بر رفتار ارتعاشي ورق ساندويچي با شبكه مثلثي انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهد، فركانس طبيعي ورق ساندويچي با شبكه مثلثي بيشترين حساسيت را نسبت به ضخامت تقويت‌كننده و كمترين حساسيت را نسبت تعداد تقويت‌كننده دارد. حساسيت فركانس طبيعي نسبت به ضخامت تقويت‌كننده و ضخامت پوسته تقريبا يكسان است. همچنين به جهت بررسي كارايي ورق ساندويچي با شبكه مثلثي، فركانس طبيعي اين سازه با ورق جندلايه معادل در شرايط مرزي مختلف مقايسه شده است. نتايج نشان مي‌دهد فركانس طبيعي ورق ساندويچي با شبكه مثلثي در حالت شرط مرزي آزاد، 133% و در حالت شرط مرزي گيردار، 138% نسبت به ورق چندلايه معادل بيشتر است.

Due to unique properties, lattice composite structures are used extensively in aviation, marine and automotive industry. In this research, experimental and numerical investigation of the free vibration of composite sandwich plates with triangular grid has been studied. For the fabrication of these plates, silicone mold, filament winding, and hand lay-up method were used. Stiffened plates and simple plates are fabricated, separately. Then, composite sandwich plates with triangular grid were created by attaching the two parts together. The modal test is done on the plates and natural frequencies have been extracted. The comparison of numerical and experimental results showed that there is a good agreement between them. By using Taguchi method, a parametric study was performed on the vibrational behavior of sandwich plates with triangular cores via three parameters such as stiffeners’ number, stiffener thickness and skin thickness. The results show that the natural frequency of sandwich plates with triangular grid are the most sensitivity to the stiffener thickness, and least sensitive to stiffeners’ number. The sensitivity of natural frequency is almost identical to stiffener thickness and skin thickness. To evaluate the efficiency of sandwich plates with triangular grid, the natural frequency of sandwich plates is compared with simple plates in the different boundary condition. The results show that the natural frequency of sandwich plates with the triangular grid is 133% and 138% higher than an equivalent simple shell at free and clamp boundary condition, respectively.