Numerically based statistical analysis of parameters effects on FRP honeycomb sandwich panels subjected to torsional loading

• Autorzy: Modabberifar M. , Roudi M. , Soury E.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.016.007

Warianty tytułu

PL

Analiza statystyczna wyników numerycznej analizy parametrów konstrukcyjnych płyt z kompozytów FRP z wypełnieniem o strukturze plastra miodu pod obciążeniem momentem skręcającym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

In recent years, honeycomb fiber reinforced plastic (FRP) sandwich panels have been increasingly used in various industries. The objective of this study is to conduct a combined numerical-statistical investigation of honeycomb FRP sandwich beams subject to torsion load. In this paper, the effect of geometric parameters of sandwich panel on maximum shear strain in both face and core and angle of torsion in a honeycomb FRP sandwich structures in torsion is investigated. Effects of parameters including core thickness, face skin thickness, cell shape, cell size, and cell thickness on mechanical behavior of the structure were numerically investigated. Taguchi method was employed as experimental design and an optimum parameter combination for the maximum structure stiffness has been obtained. The results showed that cell size and face skin thickness have the most significant impacts on torsion angle, maximum shear strain in face and core.

PL

Płyty z kompozytów FRP z wypełnieniem o strukturze plastra miodu znajdują w ostatnich latach coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. W niniejszej pracy przeprowadzono analizę numeryczno-statystyczną para metrów belek wykonanych z tego materiału w warunkach obciążenia momentem skręcającym. Artykuł przedstawia wyniki badania wpływu parametrów geometrycznych badanego materiału na maksymalne odkształcenia ścinające w warstwie okładziny i w wypełnieniu oraz na wartość kąta skręcenia pod obciążeniem momentem skręcającym. Metodami numerycznymi zbadano wpływ grubości wypełnienia i okładzin oraz kształtu, wielkości i grubości ściany komórek na właściwości mechaniczne ustroju. Za pomocą metody Taguchi opracowano projekt eksperymentu w celu wyznaczenia optymalnej kombinacji parametrów niezbędnych do uzyskania maksymalnej sztywności ustroju. Wyniki wskazują, że parametry, które mają największy wpływ na wartość kąta skręcenia oraz na maksymalne odkształcenia ścinające w warstwie okładziny i w wypełnieniu to wielkość komórki i grubość warstwy okładziny.

Słowa kluczowe

EN

finite element analysis; FRP; geometrical parameters; honeycomb sandwich panel; torsion

PL

element skończony; obciążenie momentem skręcającym; parametry geometryczne; płyta z kompozytów FRP o strukturze plastra miodu

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 15, no. 2
• Strony: 103--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Modabberifar M.

• Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak 3815688349, Iran

autor

Roudi M.

• Department of Mechanical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Arak 1477893855, Iran

autor

Soury E.

• Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak 3815688349, Iran

Bibliografia

• 1. Noor A.K., Burton W.S., Bert C.W.: Computational models for sandwich panels and shells. Applied Mechanic Review, 49, 3, 1996, 155-99 DOI:10.1115/1.3101923
• 2. Ying-sh Z., Xing Z.: Analytical solution of restrained torsional stresses and displacement for rectangular-section box bar with hontycomb core. Applied Mathematics and Mechanics, 25, 7, 2004, 779-785 DOI:10.1007/BF02437569
• 3. Qiao P., Xu X.: Refined analysis of torsion and in-plane shear of honeycomb sandwich structure. Journal of Sandwich Structure and Materials, 7, 4, 2005, 289-305 DOI: 10.1177/1099636205050083
• 4. Plunkett J.D.: Fiber-reinforcement polymer honeycomb short span bridge for rapid installation. IDEA Program, Washington, 1997
• 5. Davalos J.F., Qio P., Xu X., Robinson J., Barth K.E.: Modeling and characterization of fiber-reinforced plastic honeycomb sandwich panels for highway bridge application. Composite Structure, 52, 3, 2001, 441-452 DOI:10.1016/S0263-8223(01)00034-4
• 6. Li X., Li G., Wang C.H.: Optimistation of composite sandwich structures subjected to combined torsion and bending stiffness requirements. Applied Composite Materials, 19, 6, 2011, 1-16 DOI: 10.1007/s10443-011-9221-z
• 7. Li X., Li G., Wang C.H., You M.: Minimum-weight sandwich structure optimum design subjected to torsional loading. Applied Composite Materials, 19, 2, 2012, 117-126 DOI: 10.1007/s10443-010-9185-4
• 8. Montgomery D.C.: Design and analysis of experiments. John Wiley & Sons, New York, 2000
• 9. Walpole R.E., Myers R.H.: Probability and Statistics for Engineers and Scientists. Macmillan Publishing Co., New York, 1978
• 10. Mason R.L, Gunt R.F., Hess J.L.: Statistical design and analysis of experiments. John Wiley & Sons, Hoboken, 2003

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.