مطالعه تحليلي و تجربي رفتار استاتيك تير ساندويچي رويه كامپوزيتي تقويت شده با نانولوله كربني با هسته انعطاف پذير

Analytical and Experimental Study of Sandwich Beams with Flexible Core and Composite Facings Reinforced with Carbon Nanotubes

امروزه ساختارهاي ساندويچي در زمينه هاي بسياري مورد استفاده قرار مي گيرند. شناخت رفتار اين سازه ها و خواص مكانيكي آنها براي طراحي بهينه و درست مورد نياز است. تيرهاي ساندويچي به دليل داشتن رويه نازك و همچنين هسته اي با سفتي كم در برابر بارهاي محلي بسيار آسيب پذير هستند. افزايش مقاومت خمشي رويه يكي از راه حل هاي كاربردي براي افزايش مقاومت تورفتگي ساختار ساندويچي است. نانولوله هاي كربني به دليل ساختاري كه دارند داراي خواص مكانيكي بسيار خوبي هستند كه افزودن آنها به ماتريس پليمري سبب بهبود خواص مكانيكي پليمر مي شود. در اين مقاله رفتار تورفتگي ساختار ساندويچي به صورت تئوري و تجربي مورد مطالعه قرار مي گيرد. همچنين با استفاده از نرم افزار آباكوس، تورفتگي ساختار ساندويچي شبيه سازي مي شود. مدول الاستيك رزين اپوكسي تقويت شده با نانولوله هاي كربني با درصد جرمي هاي مختلف توسط ساخت و آزمون كشش نمونه هاي كامپوزيتي و همچنين با استفاده از تئوري موري- تاناكا به دست آمده است. تحقيقات نشان مي دهند كه افزودن نانولوله كربني تا 0/3% جرمي، سبب بهبود مدول الاستيك كامپوزيت مي شود. افزودن بيش از اين مقدار سبب افت خواص مكانيكي مي شود. نهايتا نتايج به دست آمده از حل تحليلي و مدل سازي آباكوس با نتايج به دست آمده از آزمون هاي تجربي براي رفتار تورفتگي ساختار ساندويچي با يكديگر مقايسه شد. تطابق قابل قبولي بين نتايج به دست آمده مشاهده شد

Today, sandwich structures are being used in many applications. Understanding the behavior of these structures and their properties is necessary for proper and optimum design. Because of thin face sheet and low stiffness of foam core, sandwich beams are very sensitive when exposed to local loading. Due to their structure, carbon nanotubes (CNT) have excellent mechanical properties, which improve the mechanical properties of the polymer when added to polymer matrix. In this article, the indentation behavior of sandwich structure is studied experimentally and theoretically. ABAQUS software is used for modeling the indentation behavior of sandwich beam. Elastic modulus of epoxy resin reinforced with CNT with different weight fractions is obtained with use of Mori-Tanaka theory and also by fabrication and testing of the composite specimens. Results show that adding CNT up to 0.3 %wt improve the elastic modulus of composite, while weight fraction of CNT more than 0.3% decrease the mechanical properties. Finally, the results obtained from the analytical solution and ABAQUS modeling were compared with the results obtained from experimental tests of indentation of sandwich structures. An acceptable agreement was observed between the results.