بررسی عددی و تجربی تیرهای ساندویچ پنل لایه فلزی با هسته لانه زنبوری با در نظر گرفتن اثرات خرابی و ترمیم در رفتار ارتعاشی آنها - دانشکده فنی و مهندسی
بررسی عددی و تجربی تیرهای ساندویچ پنل لایه فلزی با هسته لانه زنبوری با در نظر گرفتن اثرات خرابی و ترمیم در رفتار ارتعاشی آنها
نوع: Type: پایان نامه
مقطع: Segment: کارشناسی ارشد
عنوان: Title: بررسی عددی و تجربی تیرهای ساندویچ پنل لایه فلزی با هسته لانه زنبوری با در نظر گرفتن اثرات خرابی و ترمیم در رفتار ارتعاشی آنها
ارائه دهنده: Provider: امیر میردریکوندی - مهندسی مکانیک
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر علیرضا شوشتری
اساتید مشاور: Advisory Professors:
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر مهدی کریمی - دکتر حامد کلهری
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 14 - 1404/11/20
مکان ارائه: Place of presentation: کلاس 50
چکیده: Abstract: ساندویچ پنلهای با هسته لانهزنبوری یکی از پیشرفتهترین ساختارهای مهندسی در صنایع هوافضا، خودروسازی و ساختمانی به شمار میروند. این پایاننامه به « بررسی عددی و تجربی تیرهای ساندویچ پنل لایه فلزی با هسته لانه زنبوری با در نظر گرفتن اثرات خرابی و ترمیم در رفتار ارتعاشی آنها » پرداخته میشود. مسئله اصلی تحقیق از چالشهای عملی در نگهداری و تعمیر سازههای هوایی ناشی میشود؛ جایی که آسیبهایی مانند از بین رفتن هسته و پوستهها رخ میدهد و میتواند فرکانسهای طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی را به طور قابل توجهی تغییر دهد. این تغییرات ممکن است منجر به تشدید ناخواسته و کاهش عمر سازه شود. بنابراین، ضرورت بررسی روشهای ترمیم مؤثر (مانند ترمیم با چسب اپوکسی و ترمیم با وصله) و مقایسه عملکرد آنها با حالت سالم احساس میشود. همچنین روش تحقیق آمیخته (عددی و تجربی) بوده است که در بخش عددی، پنل با ابعاد تقریبی 18.5×19.8 سانتیمتر مدلسازی شد. پوستهها از آلیاژ آلومینیوم T3-2024 با ضخامت ۱ میلیمتر و هسته لانهزنبوری از آلومینیوم ۵۰۵۲ با ضخامت دیواره ۰.1 میلیمتر و اندازه سلول ششضلعی حدود ۶ میلیمتر در نظر گرفته شد. مدلسازی برای هسته لانهزنبوری، از روش مشبندی Sweep با المانهای هگزاهدرال (Hex Dominant) استفاده شد تا ساختار دورهای سلولهای ششضلعی به درستی حفظ شود. پوستههای بالا و پایین با المانهای 181 SHELLو روش MultiZone Quad/Tri مشبندی شدند و مطالعه همسانگری مش (Mesh Convergence Study) با کاهش تدریجی اندازه المانها تا رسیدن به همگرایی فرکانسها (تا اندازه المان 6 میلیمتر) صورت پذیرفت. همچنین، تأثیر تغییرات هندسه هسته (تغییر اندازه سلول به نصف و دو برابر حالت اصلی) بر رفتار ارتعاشی بررسی شد که نشان داد کاهش اندازه سلول باعث افزایش سختی و فرکانسهای طبیعی میشود. در بخش تجربی، نمونه واقعی پنل ساخته شد و آزمایش ارتعاش آزاد با شرایط یک سر گیردار انجام گرفت. تحریک با چکش ضربهای و اندازهگیری پاسخ با شتابسنج و دستگاه پردازش سیگنال صورت پذیرفت. آسیب به صورت شکست موضعی در هسته و پوسته ایجاد شد و سپس دو روش ترمیم اعمال گردید: الف) ترمیم با چسب اپوکسی تقویتشده، ب) ترمیم با وصله آلومینیومی. یافتههای تحقیق نشان داد که آسیب ایجادشده باعث کاهش قابل توجه فرکانسهای طبیعی (تا ۲۵-۳۰ درصد در مودهای اولیه) میشود. ترمیم با روش چسب تنها بخشی از کاهش فرکانس را جبران کرد (بازگشت حدود ۷۰-۸۰ درصد به حالت سالم)، در حالی که ترمیم با وصله عملکرد بهتری داشت و فرکانسها را به نزدیکترین مقدار به حالت سالم بازگرداند (اختلاف کمتر از ۵-۱۰ درصد در اکثر مودها). این نتیجه به دلیل بازیابی بهتر سختی ساختاری و توزیع یکنواختتر تنشها در روش وصله است. همچنین، مقایسه عددی و تجربی نشان دهنده درستی روند بود. در نتیجه، این تحقیق تأیید کرد که روش ترمیم با وصله در مقایسه با روش چسب، گزینه مناسبتری برای بازگرداندن رفتار ارتعاشی ساندویچ پنلهای آسیبدیده در کاربردهای حیاتی هوافضا است. این یافتهها میتواند به عنوان راهنمایی برای مهندسان نگهداری و تعمیر مورد استفاده قرار گیرد و هزینههای تعمیر را کاهش دهد.