Comparative geometrical and experimental study on a new sandwich meta-structure and its classic three-layer counterpart

• Autorzy: Karczmarzyk S.

Identyfikatory

DOI

10.1515/meceng-2015-0025

Warianty tytułu

PL

Porównawcze, geometryczne i doświadczalne badania nowej meta-struktury sandwiczowej i jej klasycznego trójwarstwowego odpowiednika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this paper is to compare some geometric parameters and deflections of a sandwich meta-structure with its classic, three-layer counterpart. Both structures are composed of the same materials and have the same external dimensions and mass, but their middle layers (cores) are different. The core of the sandwich meta-structure is a new spatial structure itself, consisting of there-layer bars. The core of the classic sandwich structure is a layer of the continuum. To make the comparison more general and convincing, three geometrical parameters, i.e., ratio of interfacial contact (Ric), interlayer bonding factor (Ibf) and coefficient of impact sensitivity (Cis), were introduced and applied. Deflections of the structures, simply supported at the edges and loaded in the mid-span by a static force, have been measured and are presented in the paper. Potential advantages of the new meta-structure are briefly outlined.

PL

Celem tej pracy jest porównanie pewnych geometrycznych parametrów i ugięć nowej meta-struktury sandwiczowej i jej klasycznego, trójwarstwowego odpowiednika. Obie struktury są skomponowane z tych samych materiałów i mają te same wymiary zewnętrzne oraz masy ale ich warstwy środkowe (rdzenie) są różne. Rdzeń meta-struktury sandwiczowej jest sam nową strukturą przestrzenną, składającą się z trójwarstwowych prętów. Rdzeń klasycznej struktury sandwiczowej jest warstwą continuum. Aby uczynić to porównanie bardziej ogólnym i przekonującym wprowadzono i zastosowano trzy parametry geometryczne: stosunek powierzchni kontaktu, współczynnik międzywarstwowego przylegania i współczynnik wrażliwości udarowej. Ugięcia tych struktur, swobodnie podpartych na krawędziach i obciążonych siłami statycznymi w środku przęsła, zostały zmierzone i są prezentowane w tej pracy. Potencjalne korzyści nowej meta-struktury są krótko naszkicowane.

Słowa kluczowe

EN

sandwich meta-structure; classic sandwich strip; ratio of interfacial contact; interlayer bonding factor; coefficient of impact sensitivity; flexural stiffness

PL

meta-struktura sandwiczowa; klasyczny pasek sandwiczowy; stosunek powierzchni kontaktu; współczynnik międzywarstwowego przylegania; współczynnik wrażliwości udarowej; sztywność zginania

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. LXII, nr 4
• Strony: 429--449
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Karczmarzyk S.

• Institute of Vehicles, Warsaw University of Technology, Narbutta 84, 02-524 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Wang X., Starlinger A., Dean R.J. and Wieschermannk J.: The application of sandwich components in the design of the new transrapid maglev TR08 vehicles, Proceedings of the 5th Int. Confer. on Sandwich Construction, ETH Zurich, Switzerland, Sept. 2000, Vol 2, 539-549.
• [2] Wu H.-C., Mu B., Warnermuende K.: Failure analysis of FRP sandwich bus panels by finite element method, Composites, Part B: engineering, 2003, p. 51.
• [3] Herrmann A.S., Zahlen P.C. and Zuardy I.: Sandwich structures technology in commercial aviation, Proceedings of the 7th International Conference on Sandwich Construction, Aalborg University, Denmark, August 2005, pp. 13-26.
• [4] Paolozzi A. and Peroni I.: Response of aerospace sandwich panels to launch acoustic environment, Journal of Sound and Vibration, 1996, p. 1.
• [5] Thamburaj P. and Sun J.Q.: Effect of material anisotropy on the sound and vibration transmission loss of sandwich aircraft structures, Journal of Sandwich Structures and Materials, 1999, 1, pp. 76-92.
• [6] Sorokin S.V.: Analysis of wave propagation in sandwich plates with and without heavy fluid loading, Journal of Sound and Vibration, 2004, 271, pp. 1039-1062.
• [7] Renji K.: Sound transmission loss of unbounded panels in bending vibration considering transverse shear deformation, Journal of Sound and Vibration, 2005, 283, pp. 478-486.
• [8] T. Wang T., Sokolinsky V.S., Rajaram S., S.R. Nutt S.R.: Assessment of sandwich models for the prediction of sound transmission loss in unidirectional sandwich panels, Applied Acoustics, 2005, 66, pp. 245-262.
• [9] Karczmarzyk S.: Local model of plane acoustic waves propagation in multilayered infinite sandwich structures, Archives of Mechanics, 2011, 63, pp. 573-598.
• [10] Muc A., Nogowczyk R.: Formy zniszczenia konstrukcji sandwiczowych z okładzinami wykonanymi z kompozytów, Kompozyty (Composites), 2005, 5, pp. 31-35.
• [11] Burlayenko V.N., Sadowski T.: Influence of skin/core debonding on free vibration behavior of foam and honeycomb cored sandwich plates, International Journal of Non-Linear Mechanics, 2010, 45, pp. 959-968.
• [12] Shiah Y.C. and Huang J.H.: Characterization of the effective elastic modulus of an integrated sandwich composite, Journal of Composite Materials, 2003 – 1131pp.
• [13] Lok T.S., Cheng Q.H.: Elastic deflection of thin-walled sandwich panel, Journal of Sandwich Structures and Materials, 1999, 1, pp. 279-298.
• [14] Fung T.C., Tan K.H. and Lok T.S.: Shear stiffness DQy for C-core sandwich panels, Journal of Structural Engineering, 1996, pp. 958-966.
• [15] Taczała M., Banasiak W.: Buckling of I-core sandwich panel, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2004, 42, pp. 335-348.
• [16] Karczmarzyk S.: Sandwich panel construction/Panel konstrukcyjny typu sandwich, Patent Application No. P-408828, 2014.
• [17] Pflug J., Verpoest I., Vandepitte D.: Folded honeycomb cardboard and core material for structural applications, Proc. 5th Int. Conf. on Sandwich Constr., Zurich, Switzerland, Sept. 2000, 361-372.
• [18] Vivolo M., Pluymers B., Vandepitte D., Desmet W.: An experimental-numerical study on the vibro-acoustic characterization of honeycomb lightweight panels, Proc. ISMA 2010, KU Leuven, 2197-2211.
• [19] Shiah Y.C. and Huang J.H.: Characterization of the Effective Elastic Modulus of an Integrated Sandwich Composite, Journal of Composite Materials, 2002, 37, 1131-1147.
• [20] Sypeck D.J.: Cellular Truss Core Sandwich Structures, Applied Comp. Materials, 2005, 12, 229-246.
• [21] Best Practice Guide for Sandwich Structures in Marine Applications, European Commission Contract No. FPG-506330, 2005.
• [22] Russell B.P., Liu T.,Fleck N.A., Desphande V.S.: The soft impact of composite sandwich beams with a square honeycomb core, Int. J. Impact Engng, 2012, 48, 65-81.
• [23] Xie Z., Vizzini A.J. and Yang M.: On residual compressive strength prediction of composite sandwich panels after low-velocity impact damage, Sandwich Structures 7: Advancing with Sandwich Structures and Materials, Proc. of 7th Int. Conf. on Sandwich Struct., Aalborg University, Aalborg, Denmark, 2005, pp. 363-372.
• [24] Rikards R.: Interlaminar fracture behavior of laminated composites, Computers & Structures, 2000, 76, pp. 11-18.
• [25] Wang S.S., Choi I.: The interface crack between dissimilar anisotropic composite materials, ASME Journal of Applied Mechanics, 1983, 50, pp. 169-178.
• [26] Zenkert D.: An introduction to sandwich construction, West Midlands, EMAS Publishing, 1997.
• [27] Harik I.E. and Guo M.: Finite element analysis of eccentrically stiffened plates in free vibration, Computers & Structures, 1993, 49, pp. 1007-1015.