مطالعه تجربي خواص مكانيكي روي پنل ساندويچي با رويه الياف كربن و هسته فوم اكستيك

Experimental Study of Mechanical Properties on the Sandwich Panel with Auxetic Foam Core and Carbon Fiber

در اين تحقيق از روشي كارآمد از نظر هزينه و تجهيزات موجود براي ساخت نمونه هاي پنل ساندويچي با هسته فوم اكستيك و هسته فوم معمولي استفاده شده است. براي ساخت فوم اكستيك از فوم پلي اورتان استفاده شده است و همچنين روي نمونه فوم ساخته شده آناليز حرارتي انجام شد تا محدوده حرارتي مجاز براي ساخت فوم اكستيك مشخص شود. در رويه پنل، چهار لايه الياف كربن به كار برده شده كه پس از ساخت هسته ها و رويه ها پنل ساندويچي با دو هسته از جنس متفاوت ساخته شد. آزمايش هاي مختلفي از جمله آزمايش خمش سه نقطه اي، آزمايش فشار لبه اي، آزمايش ضربه شارپي، آزمايش فشار مسطح و ضربه افتان روي نمونه ها به منظور دستيابي به برخي خواص مكانيكي انجام شد و نتايج مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج به دست آمده از آزمايش فشار مسطح نشان داد كه مدول فشاري پنل ساندويچي با هسته فوم اكستيك 8/4 برابر مدول پنل ساندويچي با هسته فوم معمولي است. همچنين مقاومت فشاري آن به دليل خاصيت اكستيك بودن هسته، در حدود 20 برابر مقاومت پنل ساندويچي با هسته فوم معمولي برآورد شد. اين رفتار به دليل ضريب پواسون منفي اين مواد است كه دامنه تغيير آنها را نسبت به مواد ديگر بالا مي برد. همچنين نتايج حاصل از آزمايش ضربه افتان نشان داد كه مقاومت به ضربه در پنل ساندويچي با هسته فوم اكستيك نسبت به پنل ساندويچي با هسته فوم معمولي به ميزان 12/62% افزايش پيدا مي كند كه دليل آن قابليت جذب انرژي بالاي اين گونه مواد است.

In this research, an efficient method has been used in terms of cost and equipment for the production of sandwich panels with auxetic foam core and ordinary foam. Polyurethane foam has been used for making the auxetic foam. Then, on the foam specimen, a thermal analysis is performed to determine the specified thermal range for making the auxetic foam. Four layers of carbon fiber were used to make the sheet in the panel. After making cores and sheets, the sandwich panel was made up of two different cores. To achieve the mechanical properties of the samples, various experiments were carried out, including a three-point flexural test, edgewise compression test, Charpy impact test, flatwise compression test, and drop-weight impact test. The results obtained from the flatwise compression test showed that the compression modulus of the sandwich panel with auxetic foam core was 8.4 times the conventional sandwich panel modulus with a normal foam core. Its compressive strength was estimated to be about 20 times the sandwich panel strength with the ordinary foam core. The negative Poisson ratio of these materials causes this behavior, which increases their variation range. The results of the dropweight impact test showed that the impact resistance of the sandwich panel with the auxetic foam core is increased by 12.62% compared to the sandwich panel with the conventional foam core, which is due to the high-energy absorption of these materials.