تحلیل تجربی و عددی تاثیر چگالی هسته بر روی قابلیت جذب انرژی پانل‌های ساندویچی با رویه صفحات آلومینیومی و هسته فوم پلی‌یورتان

پانل‌های ساندویچی با رویه فلزی و هسته فومی، به دلیل نسبت استحکام به وزن مناسب و جذب انرژی بالا، در صنایع مختلف هوافضا، دریایی، خودروسازی و غیره اهمیت  ویژه‌ای پیدا کرده‌اند. در این مقاله، با تهیه فوم‌های پلی‌یورتان با چگالی‌های مختلف و ساخت پانل‌های ساندویچی از ورق‌های آلومینیومی و هسته فوم پلی‌یورتان، با استفاده از دستگاه لوله شاک انفجاری، تعدادی آزمایش‌های انفجاری تعریف شده و اثر چگالی فوم در مقدار جابجایی سطح پشتی ساختار ساندویچی و میزان جذب انرژی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با استفاده از نتایج آزمایش فشار انجام شده بر روی فوم‌های مختلف، شبیه‌سازی سازه ساندویچی تحت بار انفجاری به کمک نرم‌افزار اتوداین انجام شده است. بین نتایج تجربی و عددی تطابق خوبی وجود دارد. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش چگالی فوم مقدار جابجایی سطح پشتی پانل ساندویچی کمتر می‌شود، ولیکن میزان جذب انرژی پانل نیز کاهش می‌یابد .همچنین با افزایش چگالی فوم علاوه بر  اینکه جابجایی رویه پشتی پانل کاهش می‌یابد، پروفیل آن نیز یکنواخت‌تر می‌گردد. بنابراین اگر پانل ساندویچی به عنوان سازه اصلی باشد، بهتر است که از فوم با چگالی بالا استفاده گردد، ولی در صورتی که نیاز است پانل به عنوان سازه فناشونده بر روی یک سازه دیگر نصب شود، باید از فوم با چگالی پایین‌تر استفاده گردد تا فشار منتقل شده به پشت پانل کاهش یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهند که تغییرات جابجایی رویه پشتی برحسب تکانه وارده به صورت خطی می‌باشد و با افزایش تکانه، سهم انرژی جذب شده توسط هسته افزایش یافته، ولی سهم جذب انرژی رویه‌ها کاهش می‌یابد .

Experimental and Numerical Investigation into the Effect of Core Density on the Energy Absorption of Sandwich Panels with Aluminum Face Sheets and Polyurethane Foam Core

Sandwich panels with metallic facesheets and foam core are of great importance in aerospace, naval and automotive industries due to high strength to weight ratio and high energy absorption characteristics. In this article, several aluminum sandwich panels with polyurethane foam core with different densities were designed and tested using a shock tube facility. Some of blast tests were defined in order to determine the effects of foam density on the back facesheet displacement and energy absorption of sandwich structures. Also using the results of compression test performed on different foams, numerical simulation using Autodyn software was performed. There was a good agreement between experimental investigation and numerical results. The results show that increasing foam density can lead to reducing the back facesheet displacement of the sandwich panel, but the energy absorption of the panel also decreases. Moreover, increasing the density of the foam, in addition to reducing the shape of the back face of the panel, leads to more uniform profile. So, if the sandwich panel is the main structure, it is advisable to use highdensity foam, but if the panel is to be installed as an absorber structure on another structure, lower density foam should be used to reduce the pressure transferred to the back face of the panel. Also, the results show that the changes of the back face[1]sheet displacement versus impulse are linear and increasing impulse can lead to increasing the energy absorption of the core and decreasing the energy absorption of the facesheets.