Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Saeed ZeiaeiRad
محمدرضا فروزان (استاد مشاور) سعید ضیائی راد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Iman Dayyani
ایمان دیانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Nonlinear Finite Element Analysis of Composite Corrugated Boards With Elastomeric Coatings
Sandwich structures have been used over a long time applications where the weight of the member is critical, such as packaging, civil, naval, automotive and aerospace industries due to their low mass to stiffness ratio and high impact absorption capacity. Some instances of their applications in daily life are cardboard sandwich cores used for packaging, metal corrugated roofs, hulks, automotive chassis and bumpers, fuselage and morphing wing. In nature, where mechanical design required to be optimized, sandwich structures are used such as the human skull which is made up of two layers of dense compact bone separated by a "core" of lower density material. Composite corrugated panels as a branch of sandwich structures have exceedingly anisotropic behavior. They are stiff and flexible along and transverse to the corrugation direction, respectively. Composite corrugated panels have been proposed as a candidate for application in morphing wings. This is due to the fact that wing structures must be stiff so as to withstand bending due to aerodynamic forces, and flexible so as to match the most efficient form in a flight regime. In addition high fatigue resistance ofcomposite corrugated panels in morphing wing application is another advantage of these structures. Tensile, hysteresis and flexural characteristics of composite corrugated laminate with and without elastomeric coatings were studied using experimental, numerical and analytical investigations. Prepreg laminates of glass fiber plain woven cloth were hand-laid by use of a heat gun to ease the creation of the panel. The corrugated panels were then manufactured by using a trapezoidal machined aluminium mold. Next, upper and lower faces of the corrugated core were coated by elastomer. In order to evaluate the mechanical characteristics of materials, a series of tension tests were performed on standard samples of composite laminates and elastomer strips. Cyclic loading behavior of elastomers in different directions was investigated. Next, the coated panels were subjected to tensile, hysteresis and three-point bending tests. For the first time, the mechanical behavior of the panel in tension and three-point bending tests was simulated. In order to model the energy dissipation due to delamination phenomenon observed in tensile tests in all members of coated corrugated core, plastic behavior was assigned to the whole geometry, not only to the corner regions. The results reveal that the mechanical behavior of this structure in tension is sensitive to the variation of core height. In addition, the behavior of composite corrugated core with and without elastomeric coatings was studied and verified in bending. Finally, the numerical results were validated by comparing them with experimental data. Good correlation, illustrating the suitability of finite element model for predicting the mechanical behavior of coated panels, was observed. Moreover, considering the non-smooth surface of corrugated panel during bending, two concepts to deal with this drawback were proposed. Furthermore, the mechanical behavior of bi-directional composite corrugated core with elastomeric coatings in tensile and bending experiments was studied numerically. Keywords :Composite corrugated core, Finite element analysis, Glass fiber, Elastomer,Three-point bending test, Tensile test, Hysteresis test
بررسی رفتار مکانیکی پانل های کامپوزیتی پوشش داده شده با رویه های کشسان، در صنعت هوافضا دارای اهمیت بسیار می‌‍‍‌‌‌‌باشد. این پانل ها در ساختارهایی که نیاز به تحمل بار و تغییر شکل های بزرگ و وزن سبک دارند، به صورت گسترده استفاده می شوند. چنین پانل‌هایی معمولا دارای هسته‌ی موج دار کامپوزیتی هستند، که از الیاف شیشه یا کربن و رزین اپوکسی ساخته شده‌اند. رویه‌‌های فوقانی و تحتانی از مواد پلیمری بوده، که بر روی هسته کشیده می شوند. هدف از‌ این پروژه، بررسی و مطالعه ی رفتار مکانیکی هسته های موج دار کامپوزیتی پوشش داده شده با رویه های کشسان در آزمایش های کشش، بارگذاری چرخه ای و خمش، به صورت آزمایشگاهی، عددی وتحلیلی می باشد. از این رو، ابتدا به منظور ارزیابی ویژگی های مکانیکی رفتار ماده، تعدادی آزمایش کشش ساده بر روی نمونه های استاندارد کامپوزیتی و الاستومری انجام شد. هم چنین آزمایش بارگذاری چرخه ای بر نمونه های الاستومری در راستا های طولی و عرضی انجام شد. سپس آزمایش های کشش، بارگذاری چرخه ای و خمش سه نقطه ای بر هسته ی موج دارکامپوزیتی و پانل پوشش داده شده با رویه ی کشسان صورت گرفت و نمودارهای نیرو-جابجایی به دست آمده از آزمایش ها بررسی شدند. راه کار های عددی و تحلیلی برای شبیه سازی رفتار مکانیکی پانل موج دار ارائه شدند. نزدیکی خوب مشاهده شده بین نتایج به دست آمده از شبیه سازی و آزمایش های انجام شده، بیانگر توانایی روش اجزا محدود در پیش بینی رفتار مکانیکی پانل موج دار کامپوزیتی است. در ادامه سطح ناهموار پانل ساندویچی به هنگام خمش،که نقص اصلی آیرودینامیکی این ساختار در بال مورفینگ است به صورت آزمایشگاهی و عددی مطالعه و دو پیشنهاد برای رفع این نقص ارائه شد. سرانجام ایده ی جدیدی از هسته ی موج دار کامپوزیتی دوطرفه با رویه ی کشسان ارائه شد و با استفاده از شبیه سازی اجزا محدود رفتار مکانیکی آن در آزمایش های کشش و خمش بررسی شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی