بررسی تجربی خواص خمشی تیرهای ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های فلز- الیاف

کاربرد سازه­های ساندویچی در سازه­هایی که وزن در آنها اهمیت زیادی دارد، مثل هواپیما­ها، قایق­ها و قطارهای تندرو در حال افزایش است. انتخاب مناسب جنس هسته و رویه­ها از نکات مهم در طراحی سازه­های ساندویچی است. امروزه استفاده از رویه‌های فلزی یا کامپوزیتی رایج است. اما، هریک از این مواد معایبی دارند که کاربرد آنها را محدود می‌سازد. از این رو، چندلایه­های فلز- الیاف با داشتن خواص مکانیکی مناسب که تلفیقی از خواص فلزها و کامپوزیت­های الیافی است، می‌توانند جایگزینی مناسب برای سازه‌های ساندویچی سنتی باشند. در این پژوهش، رفتار تیرهای ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های آلومینیم- الیاف شیشه زیر بار خمشی بررسی شد. برای انجام آزمون‌های تجربی سه گروه نمونه با رویه­های با لایه‌چینی متفاوت شامل al/ge(0-90)/ge(90-0)/al، al/ge(0-90)/al/ge(90-0) و ge(0-90-0-90-90-0-90-0) و هسته‌های از جنس اسفنج پلی‌یورتان با چگالی kg/m340 ساخته و آزمایش شده‌اند. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد، سازه‌های ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های فلز- الیاف توزیع مناسب‌تری از بار را روی کل سازه ایجاد می‌کنند و پیوستگی ساختاری آنها تا پایان مرحله فشردگی کامل هسته به‌خوبی حفظ می شود. اتصال خوب لایه کامپوزیتی و هسته اسفنجی از دیگر نکاتی است که ظرفیت تحمل بار سازه را افزایش می‌دهد. در بخش تحلیلی نیز با استفاده از روش کلاسیک، نمودارهای نیرو- جابه‌جایی در ناحیه کشسان، برای هریک از نمونه‌ها به‌دست آمد. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی نشان می‌دهد، خرابی در تیرهای ساندویچی با رویه‌های از جنس چندلایه‌های فلز- الیاف به دلیل بزرگ‌تربودن ناحیه کشسانی، دیرتر شروع می‌شود، پیش‌بینی تحلیلی در ناحیه بزرگ‌تری منطبق بر نتایج تجربی است و مدل تحلیلی رفتار این تیرهای ساندویچی را به‌خوبی پیش‌بینی می‌کند.