Characterization of quasi-static behavior of honeycomb core sandwich structures

• Autorzy: Katunin A. , John M. , Joszko K. , Kajzer A.

Warianty tytułu

PL

Ocena zachowania quasi-statycznego struktur przekładkowych z rdzeniem o strukturze plastra miodu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Honeycomb core sandwich composite structures gained their popularity in aircraft, aerospace, automotive and naval industries mainly due to their superior flexural stiffness and very low mass, which cause that their application in engineering constructions becomes very attractive. Since they contain core and face sheets made of different materials with different properties their behavior under quasi-static loading is highly nonlinear and the forcedisplacement response contains characteristic zones caused by various mechanical phenomena. The characterization of such behavior under tensile and bending loading as well as characterization of failure mechanisms accompanied with quasi-static loading is the main goal of this paper. Obtained experimental results and their analysis allow for better understanding of occurred phenomena in such structures, which can be helpful during modeling of elements made of such sandwich composites as well as prediction of their behavior under various loading conditions.

PL

Kompozyty przekładkowe z rdzeniem o strukturze plastra miodu zyskały swoją popularność w przemyśle lotniczym, kosmicznym, samochodowym oraz okrętowym głównie dzięki swojej wyjątkowej sztywności oraz bardzo niskiej masie, co spowodowało że ich wykorzystanie w konstrukcjach inżynierskich stało się bardzo atrakcyjne. Biorąc pod uwagę fakt, że rdzeń i okładziny wykonane są z różnych materiałów o różnych właściwościach zachowanie tych struktur pod wpływem obciążeń quasi-statycznych jest wysoce nieliniowe, a odpowiedź siła-przemieszczenie zawiera charakterystyczne obszary spowodowane różnymi zjawiskami mechanicznymi. Charakteryzacja takiego zachowania podczas obciążeń rozciągających i zginających oraz mechanizmów zniszczenia towarzyszących obciążeniom quasi-statycznym jest głównym celem tej pracy. Otrzymane wyniki eksperymentalne i ich analiza pozwalają na lepsze zrozumienie zachodzących zjawisk w takich strukturach, co może być przydatne przy modelowaniu elementów wykonanych z kompozytów przekładkowych, jak również predykcji ich zachowania przy różnych warunkach obciążenia.

Słowa kluczowe

EN

sandwich structures; tensile test; three-point bending test; failure mechanisms; elastic return

PL

struktury przekładkowe; próba rozciągania; próba trójpunktowego zginania; mechanizmy zniszczenia; nawrót sprężysty

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 22, nr 53
• Strony: 78--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Katunin A.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

autor

John M.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

autor

Joszko K.

• Department of Biomechatronics, Silesian University of Technology

autor

Kajzer A.

• Department of Biomaterials and Medical Devices Engineering, Silesian University of Technology

Bibliografia

• 1. Zenkert D.: An introduction to sandwich constructions. EMAS, Solihull, UK, 1995.
• 2. Manshadi B.D., Vassilopoulos A.P., de Castro J., Keller T.: Instability of thin-walled GFRP webs in cell-core sandwiches under combined bending and shear loads. “Thin-Walled Structures” 2012, Vol. 53, p. 200-210.
• 3. Xiong J., Ma L., Stocchi A., Yang J., Wu L., Pan S.: Bending response of carbon fiber composite sandwich beams with three dimensional honeycomb cores. “Composite Structures” 2014, Vol. 108, p. 234-242.
• 4. He M., Hu W.: A study on composite honeycomb sandwich panel structure. “Materials and Design” 2008, Vol. 29, p. 709-713.
• 5. Abbadi A., Koutsawa Y., Carmasol A., Belouettar S., Azari Z.: Experimental and numerical characterization of honeycomb sandwich composite panels. “Simulation Modelling Practice and Theory” 2009, Vol. 17, p. 1533-1547.
• 6. Sandowski T., Bęc J.: Effective properties for sandwich plates with aluminium foil honeycomb core and polymer foam filling – Static and dynamic response. “Computational Materials Science” 2011, Vol. 50, p. 1269-1275.
• 7. Di Bella G., Borsellino C., Calabrese L.: Effects of manufacturing procedure on unsymmetrical sandwich structures under static load conditions. “Materials and Design” 2012, Vol. 35, p. 457-466.
• 8. Jin F., Chen H., Zhao L., Fan H., Cai C., Kuang N.: Failure mechanisms of sandwich composites with orthotropic integrated woven corrugated cores: experiments. “Composite Structures” 2013, Vol. 98, p. 53-58.
• 9. Zhou X., Wang H., You Z.: Mechanical properties of Miura-based folded cores under quasi-static loads. “Thin- Walled Structures” 2014, Vol. 82, p. 296-310.
• 10. Du Y., Yan N., Kortschot M.T.: Light-weight honeycomb core sandwich panels containing biofiber-reinforced thermoset polymer composite skins: fabrication and evaluation. “Composites: Part B” 2012, Vol. 43, p. 2875-2882.
• 11. Roy R., Park S.J., Kweon J.H., Choi J.H.: Characterization of Nomex honeycomb core constituent material mechanical properties. “Composite Structures” 2014, Vol. 117, p. 255-266.
• 12. Boukharouba W., Bezazi A., Scarpa F.: Identification and prediction of cyclic fatigue behaviour in sandwich panels. “Measurement” 2014, Vol. 53, p. 161-170.
• 13. Crupi V., Montanini R.: Aluminium foam sandwiches collapse modes under static and dynamic three-point bending. “Journal of Impact Engineering” 2007, Vol. 34, p. 509-521.
• 14. Belouettar S., Abbadi A., Azari Z., Belouettar R., Freres P.: Experimental investigation of static and fatigue behaviour of composites honeycomb materials using four point bending tests. “Composite Structures” 2009, Vol. 87, p. 265-273.
• 15. Crupi V., Epasto G., Guglielmino E.: Collapse modes in aluminium honeycomb sandwich panels under bending and impact loading. “International Journal of Impact Engineering” 2012, Vol. 43, p. 6-15.
• 16. Zinno A., Prota A., Di Maio E., Bakis C.E.: Experimental characterization of phenolic-impregnated honeycomb sandwich structures for transportation vehicles. “Composite Structures” 2011, Vol. 93, p. 2910-2924.
• 17. Shi S., Sun Z., Hu X., Chen H.: Flexural strength and energy absorption of carbon-fiber-aluminium-honeycomb composite sandwich reinforced by aluminium grid. “Thin-Walled Structures” 2014, Vol. 84, p. 416-422.
• 18. Abbadi A., Tixier C., Gilgert J., Azari Z.: Experimental study on the fatigue behaviour of honeycomb sandwich panels with artificial defects. “Composite Structures” 2015, Vol. 120, p. 394-405.
• 19. Giglio M., Gilioli A., Manes A.: Numerical investigation of three-point bending test on sandwich panels with aluminum skins and Nomex™ honeycomb core. “Computational Materials Science” 2012, Vol. 56, p. 69-78.
• 20. Crupi V., Montanini R.: Aluminium foam sandwiches collapse modes under static and dynamic three-point bending. “International Journal of Impact Engineering” 2007, Vol. 34, p. 509-521.