بررسی آزمایشگاهی و عددی رفتار خمشی تیرهای ساندویچی با رویه‌های فولادی و ‏هسته الاستومری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایران

2 عضو هیأت‌علمی، کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی شهید باهنر شیراز، شیراز، ایران‎ ‎

چکیده

صفحات ساندویچی روزبه‌روز در حال تکامل بوده و مدل‏های جدید ساخته‌شده نسبت به مدل‏های قبلی دارای مقاومت و باربری ‏بیشتری ‏هستند و به دلیل نسبت استحکام به وزن و جذب انرژی زیاد، کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، صنایع دریایی و ‏پل‌سازی ‏دارد. اما مشکلی که در بیشتر این نوع صفحات وجود دارد، خردشدن هسته در اثر اعمال بارگذاری و درنتیجه تخریب ‏تیر است. در تحقیق ‏حاضر، کارکرد تحمل بار و مقاومت نهایی در نوع جدیدی از تیر‏های ساندویچی با رویه‌های فولادی و هستۀ ‏فوم‏ الاستومری مورد بررسی ‏عددی و آزمایشگاهی قرار گرفته که استفاده از این نوع هسته در ‏تیر‏های ساندویچی در تحقیقات قبلی ‏گزارش نشده است.‏ فوم‌های ‏الاستومری دارای مدول الاستیسیته کمتری هستند اما در تغییرشکل‌های بزرگ رفتار برگشت‌پذیر دارند از این‌رو در مورد سازه‌هایی از ‏جمله پل که برای جذب انرژی بالا بکار می‌روند می‌توانند مورد استفاده قرارگیرند. در این مقاله، با ساخت پانل‌های ساندویچی، علاوه بر ‏تعیین مشخصات مکانیکی مصالح، تاثیر اضافه کردن هستۀ الاستومری در مقدار تغییر شکل تیر ساندویچی و میزان جذب انرژی آن، مورد ‏مطالعه قرار گرفته است؛ همچنین شبیه‌سازی ‏سازۀ ساندویچی و صفحات فولادی تحت بار خمش سه‌نقطه به کمک نرم‌افزار اباکوس انجام ‏‏‌شده است. بررسی‌های تجربی و مطالعات ‏پارامتریک انجام‌شده نشان می‌دهند که بین نتایج عددی و تجربی، تطابق خوبی وجود دارد و ‏می‌توان در تحقیقات آتی، در ابعاد بزرگتر به عنوان عرشه پل مورد بررسی قرار گیرد. ‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical study of bending behavior of sandwich beams ‎with steel surfaces and elastomeric core

نویسندگان [English]

  • Alireza Golshan 1
  • Mahmoudreza Golshan 2
1 Master of Science, Civil and Environmental Engineering Department, Amirkabir University of Technology, ‎Tehran, Iran‎
2 Instructor, Master of Science, Shahid Bahonar Technical and Engineering College, Shiraz, Iran ‎
چکیده [English]

Sandwich plate manufacturing technology is evolving day by day and it has led to the higher strength ‎and load-‎bearing capacity of new fabricated models in comparison to previous models. and due to ‎their high strength to weight ‎ratio and great energy absorption characteristic, they are widely used in various ‎industries including aerospace, marine ‎and bridge construction. However, the problem with most of these types of ‎plates is that the core crushes due to loading ‎and thus leads to beam failure. In the present study, the load-bearing ‎capacity and ultimate strength of a novel type of ‎sandwich beam with steel faces and elastomeric foam core have ‎been numerically and experimentally investigated; ‎the use of this type of core in sandwich beams has not been ‎reported in previous research. Although, elastomeric foams ‎have a lower modulus of elasticity, they show reversible ‎behavior in large deformations and therefore they can be used ‎in structures such as bridges, where high absorption ‎of energy is expected. In this paper, by fabricating sandwich panels, ‎in addition to determining the mechanical ‎properties of materials, the effect of adding elastomeric core on the ‎deformation of the sandwich beam and its ‎energy absorption has been studied; Furthermore, the simulation of ‎sandwich structure and steel plates under three-‎point bending load has been done with the help of Abacus software. ‎Experimental and parametric studies show ‎that ‎there ‎is good compliance between experimental investigations and ‎numerical results. Thus, it can be considered ‎as a bridge deck in larger dimensions in future studies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sandwich structure
  • Three-point bending load
  • Elastomeric core
  • Steel surface
  • bridge building