بررسي آزمايشگاهي و عددي رفتار خمشي تيرهاي ساندويچي با رويه‌هاي فولادي و هسته الاستومري

Experimental and Numerical Study of Bending Behavior of Sandwich Beams with Steel Surfaces and Elastomeric Core

صفحات ساندويچي روزبه‌روز در حال تكامل بوده و مدل‌هاي جديد ساخته ‌شده نسبت به مدل‌هاي قبلي داراي مقاومت و باربري بيشتري هستند و به دليل نسبت استحكام به وزن و جذب انرژي زياد، كاربرد وسيعي در صنايع مختلف از جمله هوافضا، صنايع دريايي و پل‌سازي دارند. اما مشكلي كه در بيشتر اين نوع صفحات وجود دارد، خردشدن هسته در اثر اعمال بارگذاري و در نتيجه تخريب تير است. در تحقيق حاضر، كاركرد تحمل بار و مقاومت نهايي در نوع جديدي از تيرهاي ساندويچي با رويه‌هاي فولادي و هستۀ فوم الاستومري مورد بررسي عددي و آزمايشگاهي قرار گرفته كه استفاده از اين نوع هسته در تيرهاي ساندويچي در تحقيقات قبلي گزارش نشده است. فوم‌هاي الاستومري داراي مدول الاستيسيته كمتري هستند، اما در تغييرشكل‌هاي بزرگ رفتار برگشت‌پذير دارند. از اين‌رو در مورد سازه‌هايي از جمله پل كه براي جذب انرژي بالا بكار مي‌روند مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند. در اين مقاله، با ساخت پانل‌هاي ساندويچي، علاوه بر تعيين مشخصات مكانيكي مصالح، تأثير اضافه كردن هستۀ الاستومري در مقدار تغييرشكل تير ساندويچي و ميزان جذب انرژي آن، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين شبيه‌سازي سازۀ ساندويچي و صفحات فولادي تحت بار خمش سه‌نقطه به كمك نرم‌افزار آباكوس انجام ‌شده است. بررسي‌هاي تجربي و مطالعات پارامتريك انجام ‌شده نشان مي‌دهند كه بين نتايج عددي و تجربي، تطابق خوبي وجود دارد و مي‌توان در تحقيقات آتي، در ابعاد بزرگ‌تر به عنوان عرشه پل مورد بررسي قرار گيرد.

Sandwich plate manufacturing technology is evolving day by day and it has led to the higher strength and load-bearing capacity of new fabricated models in comparison to previous models. Due to their high ratio of strength to weight and great energy absorption characteristic, they are widely used in various industries including aerospace, marine, and bridge construction. However, the problem with most of these types of plates is that the core crushes due to loading and thus leads to beam failure. In the present study, the load-bearing capacity and ultimate strength of a novel type of sandwich beam with steel faces and elastomeric foam core are numerically and experimentally investigated. The use of this type of core in sandwich beams has not been reported in previous research. Although elastomeric foams have a lower modulus of elasticity, they show reversible behavior in large deformations, and therefore they can be used in structures such as bridges, where high absorption of energy is expected. In this paper, by fabricating sandwich panels, in addition to determining the mechanical properties of materials, the effect of adding elastomeric core on the deformation of the sandwich beam and its energy absorption was studied; Furthermore, the simulation of sandwich structure and steel plates under three-point bending load was done with the help of Abacus software. Experimental and parametric studies showed that there is good compliance between experimental investigations and numerical results. Thus, it can be considered as a bridge deck in larger dimensions in future studies.