بررسی تحلیلی-تجربی رفتار نفوذ بر صفحه ساندویچی با هسته اسفنجی و ورق‌های رویه کامپوزیتی

در این مقاله، قانون تماس بین ورق ساندویچی با هسته اسفنجی انعطاف‌پذیر و رویه کامپوزیتی با سمبه نیم‌کروی صلب با استفاده از روش تحلیلی- تجربی بررسی شد. به‌طور کلی، رابطه بین تغییرشکل و بار وارد شده به سازه به‌وسیله جسم خارجی، قانون تماس یا نفوذ نامیده می‌شود. در سازه‌های ساندویچی با توجه به انعطاف‌پذیری هسته و تفاوت زیاد مدول کشسانی بین رویه و هسته، به‌دست آوردن توزیع نیروی حاصل از تماس سمبه پیچیدگی‌های فراوانی دارد. در روش حاضر، با درنظرگرفتن رابطه توانی بین نیروی وارد شده به سازه و مقدار نفوذ سمبه، به همراه استفاده از نتایج تجربی حاصل از آزمون نفوذ بر سازه ساندویچی، توزیع نیرو محاسبه شده است. با توجه به توزیع نیروی به‌دست آمده و استفاده از حل مرتبه بالای سازه‌های ساندویچی، تغییرشکل ورق ساندویچی زیر بارگذاری ایستا (خمش) محاسبه شد. در این حل، رویه‌ها براساس فرض‌های نظری مرتبه اول برشی و هسته به شکل جسم سه‌بعدی که می‌تواند در راستای ضخامت فشرده شود، مدل‌سازی شدند. در بخش تجربی، ابتدا آزمون نفوذ و سپس آزمون خمش روی نمونه‌ها انجام شد. در آزمون نفوذ، نمونه‌ها با قرارگرفتن روی تکیه‌گاه صلب، بارگذاری شدند تا سازه تغییرشکل کلی نداشته باشد و مقدار جابه‌جایی نوک سمبه برابر با مقدار نفوذ باشد. در آزمون خمش، شرایط مرزی تکیه‌گاه ساده درنظر گرفته شد و نیرو به‌وسیله سمبه‌ای صلب نیم‌کروی در وسط ورق وارد شد. نمونه‌های ساندویچی بررسی ‌شده دارای رویه‌های از جنس کامپوزیت شیشه-اپوکسی و هسته از جنس‌ اسفنج استیرن-آکریلونیتریل بودند. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی نشان داد، استفاده از توزیع نیروی به‌دست آمده می‌تواند موجب افزایش قابل توجه دقت پیش‌بینی نتایج برای محاسبه تغییرشکل سازه ساندویچی با هسته انعطاف‌پذیر تحت بارگذاری ایستا شود.