مطالعه‌ تحلیلی و تجربی رفتار استاتیک تیر ساندویچی رویه کامپوزیتی تقویت‌شده با نانولوله کربنی با هسته‌ انعطاف‌پذیر

امروزه ساختارهای ساندویچی در زمینه های بسیاری مورد استفاده قرار می گیرند. شناخت رفتار این سازه ها و خواص مکانیکی آنها برای طراحی بهینه و درست مورد نیاز است. تیرهای ساندویچی به دلیل داشتن رویه نازک و همچنین هسته ای با سفتی کم در برابر بارهای محلی بسیار آسیب پذیر هستند. افزایش مقاومت خمشی رویه یکی از راه حل های کاربردی برای افزایش مقاومت تورفتگی ساختار ساندویچی است. نانولوله های کربنی به دلیل ساختاری که دارند دارای خواص مکانیکی بسیار خوبی هستند که افزودن آنها به ماتریس پلیمری سبب بهبود خواص مکانیکی پلیمر می شود. در این مقاله رفتار تورفتگی ساختار ساندویچی به صورت تئوری و تجربی مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین با استفاده از نرم افزار آباکوس، تورفتگی ساختار ساندویچی شبیه سازی می شود. مدول الاستیک رزین اپوکسی تقویت شده با نانولوله های کربنی با درصد جرمی های مختلف توسط ساخت و آزمون کشش نمونه های کامپوزیتی و همچنین با استفاده از تئوری موری تاناکا به دست آمده است. تحقیقات نشان می دهند که افزودن نانولوله کربنی تا 0/3% جرمی، سبب بهبود مدول الاستیک کامپوزیت می شود. افزودن بیش از این مقدار سبب اُفت خواص مکانیکی می شود. نهایتاً نتایج به دست آمده از حل تحلیلی و مدل سازی آباکوس با نتایج به دست آمده از آزمون های تجربی برای رفتار تورفتگی ساختار ساندویچی با یکدیگر مقایسه شد. تطابق قابل قبولی بین نتایج به دست آمده مشاهده شد.

Analytical and Experimental Study of Sandwich Beams with Flexible Core and Composite Facings Reinforced with Carbon Nanotubes

Today, sandwich structures are being used in many applications. Understanding the behavior of these structures and their properties is necessary for proper and optimum design. Because of thin face sheet and low stiffness of foam core, sandwich beams are very sensitive when exposed to local loading. Due to their structure, carbon nanotubes (CNT) have excellent mechanical properties, which improve the mechanical properties of the polymer when added to polymer matrix. In this article, the indentation behavior of sandwich structure is studied experimentally and theoretically. ABAQUS software is used for modeling the indentation behavior of sandwich beam. Elastic modulus of epoxy resin reinforced with CNT with different weight fractions is obtained with use of MoriTanaka theory and also by fabrication and testing of the composite specimens. Results show that adding CNT up to 0.3 %wt improve the elastic modulus of composite, while weight fraction of CNT more than 0.3% decrease the mechanical properties. Finally, the results obtained from the analytical solution and ABAQUS modeling were compared with the results obtained from experimental tests of indentation of sandwich structures. An acceptable agreement was observed between the results.