بررسي تجربي و عددي اثر تقويت‌كننده‌هاي طولي و عرضي بر رفتار خمشي ورق‌هاي كامپوزيتي مشبك

Experimental and numerical investigation of the effect of longitudinal and horizontal ribs on flexural behavior of grid stiffened composite plates

سازه‌هاي مشبك به‌علت خواص مكانيكي ايده‌آل، سفتي مخصوص و استحكام بالا؛ يكي از سازه‌هاي پركاربرد در صنايع هوايي، موشكي و دريايي مي‌باشد. در اين تحقيق به بررسي تجربي و عددي اثر تقويت‌كننده‌هاي طولي و عرضي بر رفتار خمشي ورق‌هاي كامپوزيتي مشبك پرداخته شده است. براي اين منظور چهار نوع ورق مشبك با تقويت‌كننده‌هاي مثلثي، لوزي، مربعي درشت و ريز در نظر گرفته شد. براي ساخت اين ورق‌ها، قالب سيليكوني طراحي و ساخته شد. 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 نشان مي‌دهد كه تقويت‌كننده‌هاي طولي اثر بسيار زيادي بر بار بيشينه مخصوص ورق دارا مي‌باشند، به‌طوري‌كه با اضافه كردن يك تقويت‌كننده‌ي طولي، استحكام ورق 594% افزايش مي‌يابد. اين در حالي است كه تقويت‌كننده‌هاي عرضي به‌دليل افزايش وزن، نه تنها باعث افزايش بار بيشينه مخصوص و سفتي مخصوص نمونه نمي‌شوند بلكه باعث كاهش 14/7% استحكام و 9/26% سفتي مخصوص مي‌گردند. اولويت قرار گرفتن تقويت‌كننده‌ها از لحاظ بيشينه استحكام به‌ترتيب نمونه مربعي درشت، مربعي ريز، نمونه مثلثي و نمونه لوزي شكل و از لحاظ حداكثر سفتي مخصوص به‌ترتيب نمونه مربعي درشت، مربعي ريز، نمونه لوزي و نمونه مثلثي شكل مي‌باشد.

Grid structures most widely used in the aerospace, missile and Marine industry because have made: ideal mechanical properties, special stiffness and high strength. In this research, experimental and numerical investigations of the effect of longitudinal and horizontal ribs have been on flexural behavior of grid composite plates. For this purpose, four types of grid plates were considered with triangle, rhombus, large square, small square 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 a threepoint bending test that for this purpose, the fixture was designed and built. From the numerical solution of the problem and compared with experimental results was observed that there is very little difference between experimental and numerical results. Results show that longitudinal ribs had a tremendous effect on the specific  maximum load So that by adding a horizontal rib increase in plate strength to 594%. However, the horizontal ribs not only increases specific  maximum load  and specific  stiffness, but also reduces the 14.7% strength and 9.26% specific stiffness because of increased weight. Priority to the ribs in terms of maximum strength  is a  large square, small square, triangular and rhombus and in terms of maximum stiffness is a large square, small square, rhombus and triangular