مشخصات پایداری و حرارتی صفحات کامپوزیتی دوپایداره در ورق‌های لایه‌ای با لایه‌چینی نامتقارن با در نظر گرفتن اثر لایه‌ های رزین و وابستگی دمایی

مهم ترین ویژگی سازه های دوپایداره این است که این سازه ها دارای دو حالت کاملاً پایدار بوده و برای حفظ سازه در هریک از این حالات پایدار نیاز به هیچ گونه منبع دائمی انرژی و یا اتصالات مکانیکی نمی‌باشد. صرفاً جهت تغییر شکل از یک حالت پایدار به حالت پایدار دیگر باید انرژی مصرف کرد. در این مقاله، مشخصات پایداری و پاسخ حرارتی ورق کامپوزیتی دوپایداره با لایه‌چینی‌های نامتقارن مختلف بررسی و مطالعه شده است. روش اجزاء محدود غیرخطی برای تعیین پاسخ ورق کامپوزیتی نیز به کار رفته است. بدین منظور وابستگی دمایی به خواص مکانیکی ورق‌های لایه‌ای (لمینیت) به‌خصوص بر ضرایب انبساط حرارتی ورق گرافیت/ اپوکسی مورد توجه است. همچنین اثر لایه‌های رزین در مشخصات پایداری ورق‌ها بررسی شده است. اثر دما بر شکل نهایی ورق‌های کامپوزیتی پخته شده در دمای 25℃ تا 180℃ سانتی‎ گراد بررسی شده است. نتایج نشان دادند که ضرایب انبساط حرارتی اثر زیادی بر شکل‌ ورق‌های پخت شده دارند. از آن جایی که عدم یکسان بودن ضخامت لایه ها در ورق‌های مرکب دوپایداره، که در حقیقت یک نوع نقص ساختاری می باشد، تاثیرات به سزایی در شکل بعد از پخت ورق، تعیین حالت پایدار اول ورق و همچنین تعیین مقدار نیرویی که باعث پرش ناگهانی بین دو حالت پایدار می‌شود، دارد. مشخص کردن ضخامت حقیقی هر لایه و همچنین لایه‌های رزین بین لایه‌ها و روی ورق باعث می‌شود که مدل‌سازی ما تا حد بیشتری به واقعیت نزدیک شود. از این‌رو ضخامت حقیقی لایه های ورق مرکب و همچنین لایه های رزین با استفاده از میکروسکوپ نوری تعیین شده و در مدل‌سازی ها منظور گردیده اند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی اجزاء محدود با نتایج تست عملی مقایسه گردیده و سازگاری مناسبی حاصل شده است.

stability and thermal characteristic of bi-stable composite plates in asymmetric angle ply laminates by considering the effects of resin layers and temperature dependency

the interest in bi-stable structures comes from their ability that these structures can have two different stable equilibrium configurations to define a discrete set of stable shapes. the geometrical changes occur with no need to continuously consume power, and mechanical hinges to preserve the structure in each stable shape. in this study, the stability characteristics and thermal response of a bistable composite plate with different asymmetric composition were considered. the non-linear finite element method (fem) was utilized to determine the response of the laminate. attention was focused on the temperature dependency of laminate mechanical properties, especially on the thermal expansion coefficients of the composite graphite-epoxy plate. also the effect of including the resin layers on the stability characteristics of the laminate was investigated. the effect of the temperature on the laminate cured configurations in the range of 25°c to 180°c was examined. the results indicate that the coefficient of thermal expansions has a major effect on the cured shapes. next, optical microscopy was used to characterize the laminate composition and for the first time the effect of including the resin layers on the actuation loads that causes snapping behavior between two stable shapes was studied. the results obtained from the finite element simulations were compared with experimental results and a good correlation was obtained.