Гибридные сэндвич-панели

Высокая удельная жесткость, высокая удельная прочность и адаптация свойств для конкретного применения привлекли внимание исследователей к работе в области ламинированных композитов и сэндвич-структур. Быстрое использование этих слоистых композитов и многослойных структур потребовало разработки новых теорий, пригодных для анализа на изгиб, изгиб и вибрацию.

Было опубликовано много статей о свободных колебаниях балок, плит, оболочек из слоистых композитов и многослойных конструкций. В этой статье представлен обзор анализа свободных колебаний изотропных балок, пластин, оболочек, слоистых композитов и многослойных конструкций, деформируемых при сдвиге, на основе различных теорий и точного решения. В дополнение к этому, также приводится обзор литературы по конечно-элементному моделированию балок, плит, оболочек из слоистых композитов и многослойных конструкций, основанных на классических и усовершенствованных теориях.

Уменьшение массы конструкции – важный вопрос в области инженерии, поскольку это приводит к снижению выбросов и эксплуатационных расходов. С другой стороны, снижение веса часто приводит к увеличению передачи вибрации и шума. По этой причине в последние годы динамическому проектированию легких конструкций уделялось больше внимания, особенно в инженерных приложениях, где динамические нагрузки могут вызывать большие амплитуды вибрации.

Гибридные конструкции таковы, что динамический дизайн легких конструкций позволяет использовать наиболее выгодные свойства материалов различных сортов материала и объединять их в одну структуру. Типичное сочетание желаемых свойств материала гибридных структур – это низкий вес в сочетании с хорошими механическими свойствами. Число комбинаций полезных свойств велико, поскольку составляющие материалы гибридной структуры могут иметь существенно разные свойства материала.

Этап изготовления гибридной конструкции обычно сложен. Особенно в ламинированных гибридных структурах, в которых макроскопическое механическое сцепление между слоями невозможно, достижимый уровень адгезии между составляющими материалами может быть недостаточным. Поскольку качество поверхности раздела часто определяет эксплуатационные характеристики конструкции, в гибридных ламинатах обычно применяются дополнительные обработки поверхности или адгезионные слои. В гибридах алюминия и полимера химическая обработка поверхности, такая как травление и анодирование, или дополнительные промежуточные слои, такие как связующие агенты, клеи или покрытия, используются для достижения хорошего уровня адгезии. Кроме того, шероховатость поверхности алюминия часто увеличивается за счет пескоструйной обработки для повышения межфазной прочности. Использование химической обработки поверхности обычно подчеркивает проблему ядовитых химикатов, и поэтому может быть предпочтительным использование дополнительного промежуточного слоя. Однако недостатками обработки поверхности являются увеличение времени и стоимости изготовления, и поэтому было бы полезно, если бы они не понадобились. Устойчивость системы зависит от ее демпфирующей способности, на которую может влиять конструкция.

За последние несколько десятилетий было проведено большое количество исследований для точной оценки вибрационного изгиба гибридных балок. Анализ вибрационного изгиба гибридных балок очень сложен, и это привело к развитию различных теорий и методов. В литературе доступны различные теории и методы для анализа гибридных пучков, а именно. Теории высших порядков, основанные на перемещениях, а также классические модели (теории Эйлера-Бернулли и Тимошенко), теория Мида и Маркуса, полиномиальные, тригонометрические, экспоненциальные и зигзагообразные теории, теория модального расширения, Галеркина, Рэлея-Ритца, Ньюмарка, конечных конечно-разностные элементы, методы метода Ньютона-Рафсона.

Использованные источники

[1] Sainsbury M.G. and Zhang Q.J. (1999): The Galerkin element method applied to the vibration of damped sandwich beams. − Computers and Structures, vol.71, No.3, pp.239-256.

[2] Sokolinsky V.S., Hubertus F. Von Bremen, Andre Lavoie J. and Steven R. Nutt (2004):  Analytical  and experimental study of free vibration response of soft-core sandwich beams. − Journal of Sandwich Structures and Materials, vol.6, No.3 pp.239-261.

[3] Banerjee J.R., Cheung C.W., Morishima R., Perera M. and Njuguna J. (2007): Free vibration of a three-layered sandwich beam using the dynamic stiffness method and experiment. − International Journal of Solids and Structures, vol.44, No.22-23. pp.7543-7563.

[4] Buket Okutan Baba and Ronald F. Gibson (2007): The vibration response of composites sandwich beam with delamination. − Advanced Composites Letters, vol.16, No.2, pp.65-74.

[5] Arvin H., Sadighi M. and Ohadi A.R. (2010): A numerical study of free and forced vibration of composite sandwich beam with viscoelastic core. − Composite Structures, vol.92, No.4, pp.996-1008.

[6] Nayak B., Dwivedy S.K. and Murthy K.S.R.K. (2011): Dynamic analysis of magnetorheological elastomer- based sandwich beam with conductive skins under various boundary conditions. − Journal of Sound and Vibration, vol.330, No.9, pp.1837-1859.

[7] Hadj Youzera, Sid Ahmed Meftah, Noel Challamel and Abdelouahed Tounsi (2012): Nonlinear damping and forced vibration analysis of laminated composite beams. − Composites Part B: Engineering, vol.43, No.3, pp.1147-1154.

[8] Menghui Xu and Zhiping Qiu (2013): Free vibration analysis and optimization of composite lattice truss core sandwich beams with interval parameters. − Composite Structures, vol.106, pp.85-95.

[9] Erasmo Carrera, Matteo Filippi and Enrico Zappino (2013): Free vibration analysis of laminated beam by polynomial, trigonometric, exponential and zig-zag theories. − Journal of Composite Materials, vol.48, No.19, pp.2299-2316.

[10] Won S.G., Bae S.H., Cho J.R., Bae S.R. and Jeong W.B. (2013): Three-layered damped beam element for forced vibration analysis of symmetric sandwich structures with a viscoelastic core. − Finite Elements in Analysis and Design, vol.68, pp.39-51.

[11] Mehdi Hajianmaleki and Mohamad S. Qatu (2013): Vibrations of straight and curved composite beams: A review. − Composite Structures, vol.100, pp.218-232.

[12] Yiming Fu, Yang Chen and Jun Zhong (2014): Analysis of nonlinear dynamic response for delaminated fiber– metal laminated beam under unsteady temperature field. − Journal of Sound and Vibration, vol.333, No.22, pp.5803-5816.


HYBRID SANDWICH PANELS: A REVIEW

S.H. SANDEEP, C.V. SRINIVASA

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *