بررسی خواص مکانیکی سازه‌های ساندویچی چند منظوره با هسته z-پین با استفاده از شبیه‌سازی عددی دستگاه آزمایش میله فشاری هاپکینسون

استفاده از z-پین‌ها علیرغم وزن کم و اندازه‌ی کوچک، به منظور کاهش معایب کامپوزیت‌ها و سازه‌های ساندویچی، افزایش مقاومت و استحکام آنها و همچنین جلوگیری از رشد ترک، گسترش فراوانی پیدا کرده است. در این مقاله با استفاده از روش المان‌محدود، رفتار سازه‌های ساندویچی چند منظوره با هسته zپین در نرخ کرنش‌های متوسط (بین 164 تا 327 بر ثانیه)، تحت آزمایش میله فشاری هاپکینسون مورد بررسی قرار گرفته شده‌است. اثرات نرخ کرنش و رفتار مکانیکی سازه ساندویچی چند منظوره تحت بارگذاری دینامیکی بررسی و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است که توافق خوبی بین نتایج وجود دارد. همچنین به بررسی پارامترهای موثر در جهت افزایش مقاومت مکانیکی سازه‌های ساندویچی با هسته‌های z-پین، مانند پرداخته شده است. این پارامترها شامل زاویه قرار گیری z-پین‌ها نسبت به افق، جنس ماده تشکیل‌دهنده و بررسی تغییر قطر z-پین‌ها می‌باشد. به طور خلاصه نتایج نشان می‌دهد که این سه پارامتر تاثیر بسزایی در افزایش تنش جریان و افزایش مقاومت نهایی سازه خواهند داشت. در انتها به مقایسه خواص مکانیکی سازه ساندویچی با هسته z-پین و هسته لانه‌زنبوری شبیه سازی شده پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که تحت شرایط وزنی و حجمی یکسان هسته، میزان مقاومت فشاری نهایی هسته ساخته شده از z-پین‌ از هسته لانه زنبوری کمتر ولی انعطاف پذیری آن بیشتر می‌باشد.

Mechanical properties of multifunctional composite structures with zpin core using numerical simulation of Hopkinson pressure bar test device

The zpins in spite of their small sizes and small weights, but they have been expanded to reduce the disadvantages of composites and sandwich panels, increase their resistances and strengths, and prevent crack growth. In this paper, using a finite element method, the behavior of multifunctional sandwich panels with zpin cores in average strain rates (between 164327 1/s) under Split Hopkinson pressure bar (SHPB) test have been investigated. The effects of strain rate and mechanical behavior of multifunctional sandwich panel subjected to dynamic loading were investigated and the results compared with the published experimental tests. Good agreements were found between them. Also, effective parameters such as embedding angle of zpins, their materials and their diameters were investigated. In conclusion, the results show that the foresaid parameters have effective roles in increasing flow stress and ultimate strength of multifunctional sandwich panels. Furthermore, the mechanical properties of sandwich panel with zpin and honeycomb were compared. The results show that in the same weight and Volume core condition, the ultimate strength and flexibility of zpins are respectfully smaller and larger than honeycomb cores.