بررسي تجربي و عددي اثر شكل تقويت كننده ها بر رفتار خمشي ورق هاي كامپوزيتي مشبك

Experimental and numerical investigation of effect of shape of ribs on flexural behavior of grid composite plates

با روي كار آمدن مواد كامپوزيتي، بدليل ويژگي‌هاي منحصربفردشان، ايده‌هايي به منظور تقويت و بهبود كارايي آن‌ها ارائه شد. ايده‌هايي كه سبب ساخت سازه‌هاي كامپوزيت مشبك شد. خواص مكانيكي ايده‌آل، سفتي ويژه و استحكام بالا در برابر ضربه و خستگي، اين سازه را به يكي از سازه‌هاي پركاربرد در صنايع هوايي، موشكي و دريايي تبديل نموده است. ورق‌هاي كامپوزيتي مشبك، از يك پوسته نازك كامپوزيتي متصل به يك سري تقويت‌كننده‌هاي كامپوزيتي تشكيل شده است. شبكه تقويتكننده‌ها منجر به افزايش قابل توجه سفتي و استحكام سازه مي‌شود. در اين تحقيق به بررسي تجربي و عددي اثر شكل تقويت‌كننده‌ها بر رفتار خمشي ورق‌هاي كامپوزيتي مشبك پرداخته شده است. براي اين منظور سه نوع ورق مشبك با تقويت‌كننده‌هاي مثلثي، مربعي و لوزي شكل در نظر گرفته شد. براي ساخت اين ورق‌ها، قالب سيليكوني طراحي و ساخته شد و سپس از روش لايه‌چيني و لايه‌پيچي دستي براي ساخت ورق‌ها استفاده شد. نمونه‌هاي ساخته شده تحت آزمايش خمش سه نقطه‌اي قرار گرفتند كه براي اين منظور نيز فيكسچري طراحي و ساخته شد. از حل عددي مسئله و مقايسه با نتايج تجربي مشاهده شد كه اختلاف بسيار كمي بين نتايج تجربي و عددي وجود دارد. نتايج تجربي نشان مي‌دهد كه سفتي خمشي ويژه ورق با تقويت كننده مربعي بترتيب 1.92 و 1.88 برابر ورق با تقويت كننده مثلثي و لوزي شكل مي‌باشد. همچنين استحكام خمشي ورق با تقويت كننده مربعي 1.58 برابر ورق مثلثي مي‌باشد. بنابراين ورق با تقويت كننده مربعي شكل داراي بيشترين سفتي و استحكام خمشي مي‌باشد

With the arrival of composite materials, because of their unique properties, the ideas were presented in order to strengthen and improve their performance. The ideas were causing building of Grid composite structures. These structures have most widely used in the aerospace, missile and Marine industry because have made ideal mechanical properties: special stiffness and high strength against impact and fatigue. Grid composite plates are made from thin composite shell connected by series composite ribs. Ribs network results in a significant increase in stiffness and strength of structure. In this research, experimental and numerical investigations of effect of Shape of ribs have been on flexural behavior of grid composite plates. For this purpose, three types of Grid plates were considered with triangle, square and rhombic ribs. For the building these plates, silicone mold was designed and built and also was used for making plates from hand layup and handwound layer technique. Samples were subjected to threepoint bending test that for this purpose, the fixture was designed and built. From numerical solution of the problem and compared with experimental results was observed that there is very little difference between experimental and numerical results. Experimental results show that special flexural stiffness of plate with square rib is 1.92 and 1.88 plate with triangular and rhombic ribs, respectively. Also, the flexural strength of plate with square rib is 1.58 plate with triangular rib. Thus plate with square rib is the highest stiffness and bending strength Keywords