Расчетная оценка локального индентирования сэндвич-панели

Расчетная оценка локального индентирования сэндвич-панели

Автор: Сапожников Сергей Борисович, Шакиров Александр Александрович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy

Статья в выпуске: 4 т.14, 2014 года.

Бесплатный доступ

Представлен анализ локального индентирования сэндвич-структур с тонкими ортотропными обшивками и сотовым заполнителем. Индентирование рассматривается в качестве первого приближения процесса поглощения энергии при низкоскоростном ударном нагружении сэндвич-панелей. Использование ортотропной схемы позволяет обобщить анализ для исследования механического поведения изотропной металлической сэндвич-панели. В общем случае энергия рассеивается в результате локального индентирования обшивки и общего изгиба сэндвич-панели. При ударе вблизи места закрепления панели реализуется механизм локального индентирования. Для его описания разработана аналитическая модель, использующая допущения об идеальном упруго-пластическом поведении сжимаемого сотового заполнителя и мембранном поведении тонкой ортотропной обшивки при индентировании. Дополнительное упрощение реальной гладкой формы деформированной поверхности ортотропной обшивки сэндвич-панели кусочно-линейной поверхностью в зоне локального трансверсального нагружения дает возможность получить расчетные соотношения, позволяющие оценить напряженно-деформированное состояние и прочность панели при индентировании на значительную глубину. Экспериментальная проверка аналитической модели выполнена на двух видах сэндвич-панелей, имеющих различные типы слоистых обшивок: из однонаправленного углепластика с укладкой слоев [45/-45]s или тканевого арамидного пластика(укладка слоев [0/90]). Обе структуры имели сотовые заполнители, выполненные из пропитанной связующим бумаги типа Nomex или одного слоя стеклоткани. Длина стороны ячейки составляла 2,5 мм. Испытания проведены на INSTRON 5882 (машина для квазистатических испытаний) с использованием навесного экстензометра и программного обеспечения Bluehill2. Для получения механических характеристик обшивок проведены испытания на квазистатическое растяжение образцов, вырезанных из сэндвич-панели. Результаты анализа находятся в хорошем соответствии с полученными экспериментальными данными и могут быть использованы при оценке энергии удара, поглощенной панелью, путем интегрировании расчетных кривых «локальная нагрузка - перемещение».

Еще

Сэндвич-панель, сотовый заполнитель, тонкая ортотропная обшивка, низкоскоростной удар, локальное индентирование, энергопоглощение

Короткий адрес: https://sciup.org/147156903

IDR: 147156903

Список литературы Расчетная оценка локального индентирования сэндвич-панели

  • Timoshenko S.P., Goodier J.N. Theory of Elasticity. New York, McGraw-Hill, 1970. 755 p.
  • Willis J.R. Hertzian Сontact of Anisotropic Bodies. J. Mech. Phys. Solids, 1966, vol. 14, no. 3, pp. 163-176 DOI: 10.1016/0022-5096(66)90036-6
  • Yang S.H. Sun C.T. Indentation Law for Composite Laminates. Proceedings of Composite Materials ASTM, Sixth Conference, 1982, pp. 435-449.
  • Wu E., Yen C. The Contact Behavior Between Laminated Composite Plates and Rigid Sphere. J. Applied Mech., 1994, vol. 61, no. 1, pp. 60-66 DOI: 10.1115/1.2901421
  • Christoforou A.P. On the Contact of a Spherical Indenter and a Thin Composite Laminate. Composite Structures, 1993, vol. 26, no. 1-2, pp. 77-82 DOI: 10.1016/0263-8223(93)90046-S
  • Soden P.D. Indentation of Composite Sandwich Beams. J. Strain Analysis for Eng. Design, 1996, vol. 31, no. 5, pp. 353-360 DOI: 10.1243/03093247V315353
  • Shuaeib F.M. Soden P.D. Indentation Failure of Composite Sandwich Beams. Composites Sci. Technol., 1997, vol. 57, no. 9-10, pp. 1249-1259 DOI: 10.1016/S0266-3538(97)00060-2
  • Zenkert D., Shipsha A., Persson K. Static Indentation and Unloading Response of Sandwich Beams. Composites Part B, 2004, vol. 35, no. 6-8, pp. 511-522 DOI: 10.1016/j.compositesb.2003.09.006
  • Hazizan M.A., Cantwell W.J. The Low Velocity Impact Response of Foam-Based Sandwich Structures. Composites Part B, 2002, vol. 33, no. 3, pp. 193-204 DOI: 10.1016/S1359-8368(02)00009-4
  • Feraboli P. Damage Resistance Characteristics of Thick-Core Honeycomb Composite Panel. Proceedings of 47th AIAA Structures, Structural Dynamics and Materials Conf., Newport, USA. 2006.
  • Olsson R., McManus H.L. Improved Theory for Contact Indentation of Sandwich Panels. AIAA Journal, 1996, vol. 34, no. 6, pp. 1238-1244.
  • ABAQUS 6.4. Hibbitt, Karlsson and Sorensen, 2003.
  • Hallquist J.O. LS-DYNA Keyword User's Manual. Version 970. Livermore Software Technology Corporation, 2003.
  • Sapozhnikov S.B., Cheremnykh S.I., Maslakova A.G. Prediction of deformation and biaxial strength of fiber reinforced laminates for WWFE by using micro damage mechanics. Proceedings of ECCM-13. Stockholm, Sweden, 2008. (CD version).
  • Fatt M.S.H., Park K.S. Dynamic Models for Low-Velocity Impact Damage of Composite Sandwich Panels -Part A: Deformation. Composite Structures, 2001, vol. 52, no. 3-4, pp. 335-351 DOI: 10.1016/S0263-8223(01)00026-5
  • Fard K.M., Khalili S.M.R., Forooghy S.H., Hosseini M. Low Velocity Transverse Impact Response of a Composite Sandwich Plate Subjected to a Rigid Blunted Cylindrical Impactor. Composites Part B, 2014, vol. 63, pp. 111-122. 2014.03.011 DOI: 10.1016/j.compositesb
  • Fatt M.S.H., Park K.S. Dynamic Models for Low-Velocity Impact Damage of Composite Sandwich Panels -Part B: Damage Initiation. Composite Structures, 2001, vol. 52, no. 3-4, pp. 353-364 DOI: 10.1016/S0263-8223(01)00045-9
  • Foo C.C., Chai G.B., Seah L.K. A Model to Predict Low-Velocity Impact Response and Damage in Sandwich Composites. Composites Sci. Technol., 2008, vol. 68, no. 6, pp. 1348-1356 DOI: 10.1016/j.compscitech.2007.12.007
  • Hazizan M.A., Cantwell W.J. The Low Velocity Impact Response of an Aluminium Honeycomb Sandwich Structure. Composites Part B, 2003, vol. 34, no. 8, pp. 679-687 DOI: 10.1016/S1359-8368(03)00089-1
  • Zhu S., Chai G.B. Damage and Failure Mode Maps of Composite Sandwich Panel Subjected to Quasi-Static Indentation and Low Velocity Impact. Composite Structures, 2013, vol. 101, pp. 204-214 DOI: 10.1016/j.compstruct.2013.02.010
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp