Konstrukcija aluminijastega sendviča je prepoznana kot obetaven koncept za strukturni design lahkih transportnih sistemov kot so letala, hitri vlaki in hitre ladje. Lahki materiali in oblike so bili vedno pomembna tema pri oblikovanju in proizvodnji izdelkov številnih industrij. Globalni interesi zmanjševanja CO2 in učinkovite rabe virov so v zadnjih letih znatno povečali pomen te teme.
Za načrtovanje in konstrukcijo lahkih transportnih sistemov kot so sateliti, letala, hitri vlaki in hitri trajekti, je prihranek mase eden glavnih konstrukcijskih aspektov. V ta namen se namesto povečanja debeline materiala pogosto uporablja konstrukcija sendviča. Ta vrsta konstrukcije vključuje dva tanka površinska sloja, ločena z jedrnim materialom.
Potencialni materiali za sendvič strukture so aluminijeve zlitine, visoka trdnostna jekla, titan in kompoziti, odvisno od specifične zahteve aplikacije. Za gradnjo sendvič struktur je bilo uporabljenih več oblik jedra in jedrnega materiala. Med njimi je najbolj priljubljeno satasta šestkotna jedro, ki ga sestavljajo zelo tanke folije v obliki šestkotnih na podlago pravokotnih celic. Trdnost sendvič kompozita je rezultat množice lastnosti, kot so površinski sloj (lupine), jedro in vmesnik (običajno lepilo).
Kompozitne strukture z jedrom iz tankostenskega satovja predstavljajo sendvič strukturiranih elementov z geometrijsko ponavljajočim se jedrom. Strukture satov izdelujemo z uporabo različnih materialov, odvisno od namena uporabe in zahtevanih značilnosti. Strukture so lahko iz papirja ali termoplastov, ki se uporabljajo za nizko trdnost in togost pri nizkih obremenitvah. Za visoko trdnost in togost pri visoki zmogljivosti kompozitnega panela se uporablja aluminij ali plastika, ojačana z vlakni (npr. Kevlar). Trdnost laminiranih ali sendvič plošč je odvisna od velikosti plošče, lupinskega površinskega materiala in števila ali gostote celičnih celic v njej. Kompozitne plošče s satovjem se široko uporabljajo v mnogih panogah, od letalskih in vesoljskih dejavnosti, avtomobilske industrije in pohištva do embalaže in logistike. Material prevzema ime iz svoje vizualne podobnosti s čebeljim satjem - heksagonalno strukturo tankostenskega jedra.
Cilj predstavljene študije je numerično in eksperimentalno raziskati trdnostne značilnosti treh tipologij struktur kompozitnih sendvičev iz aluminijastega satja z različno velikostjo celic. Serija preskusov trdnosti se opravi s tri-točkovnim upogibanjem na vzorcu iz sendvič plošč iz aluminijastega satja spojenega z enako debelima površinskima slojema, ki sta debelejša od jedrnega materiala. V tej študiji so tri vrste satovja aluminijastih sendvič plošč z različnimi velikostmi celic modelirane metodo končnih elementov z uporabo programske opreme Abaqus. Postavljen je 3-točkovni upogibni postopek. Glavne procesne spremenljivke so vključevale največjo silo, ki je bila pridobljena iz povezave sila-pot in maksimalnega kota elastičnega izravnavanja. Rezultati so bili primerjani v vzorcih s premerom jedrnih celic satja 3, 4 in 6 mm. Za potrditev numeričnega modela analiziranega z Abaqusom smo kot glavno referenco uporabili članek Crupi-ja (2012), geometrične dimenzije in druge spremenljivke pa so bile ustrezno prilagojene. Poleg tega so bili za povečanje natančnosti modeliranja in širitve obsega raziskave eksperimentalno izvedeni laboratorijski testi glede na dimenzije referenčnega članka, vendar z različnimi materiali satastega kompozita. Eksperimentalne rezultate tri-točkovnega upogibanja smo primerjali z modelom končnih elementov. S primerjavo rezultatov, dobljenih iz različnih vzorcev, smo določili optimalni pogoj za vsako spremenljivko in ocenili učinek velikosti celice na končno trdnost sendvič plošče.
|
