Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical analysis based on finite element method of active vibration control of a sandwich plate using piezoelectric patches

Serhane Hanane, Bendine Kouider, Boukhoulda Farouk Benallel, Lousdad Abdelkader

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 24, nr 1

7--16

EN

An active method of vibration control of a smart sandwich plate (SSP) using discrete piezoelectric patches is investigated. In order to actively control the SSP vibration, the plate is equipped with three piezoelectric patches that act as actuators. Based on the classical plate theory, a finite element model with the contributions of piezoelectric sensor and actuator patches on the mass and stiffness of the sandwich plate was developed to derive the state space equation. LQR control algorithm is used in order to actively control the SSP vibration. The accuracy of the present model is tested in transient and harmonic loads. The applied piezoelectric actuator provides a damping effect on the SSP vibration. The amplitudes of vibrations and the damping timewere significantly reducedwhen the control is ON.

2

The effect of numerical 2D and 3D FEM element modelling on strain and stress distributions at laser weld notches in steel sandwich type panels

Niklas K., Kozak J.

Polish Maritime Research

|

2018

|

nr 1

121--127

EN

Like other means of transport, merchant ships face the problem of increasing requirements concerning the environment protection, which, among other issues, implies the reduction of fuel consumption by the ship. Here, the conventional approach which consists in making use of higher strength steels to decrease the mass of the ship hull can be complemented by the use of new steel structures of sandwich panel type. However, the lack of knowledge and experience concerning, among other issues, fatigue strength assessment of thin-walled sandwich structures makes their use limited. Untypical welds imply the need for individual approach to the fatigue analysis. The article presents the effect of numerical FEM modelling with the aid of two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) elements on the results of strain and stress distributions in the areas of toe and root notches of the analysed laser weld. The presented results of computer simulation reveal that modelling of strain and stress states in 2D (instead of full 3D) affects only the results in close vicinity of the notch, and the observed differences rapidly disappear at a distance of 0.05 mm from the bottom of the notch. The obtained results confirm the possibility of use of numerically effective 2D strain and stress state models for analysing the fatigue strength of laser weld according to local approach.

3

Dynamic behavior of sandwich FGM beams

Bouamama M., Refassi K., Elmeiche A., Megueni A.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 4

919--929

EN

This work is consisted to investigate the vibration behavior of FGM beams under different boundary conditions with diverse volume fraction. The main objective in this paper is to study the thickness in influence of the sandwich beams skin on the frequencies of the structures. The classical Euler-Bernoulli theory (CLBT) with assuming that the material properties of the FGM layer will evaluated continuously in the thickness direction according to the power law (P-FGM) is used to derived the equation of motion. The frequencies obtained are compared with the natural frequencies of a two-material and those of the base materials.

4

Zastosowanie kompozytu z rdzeniem korkowym do kabin i zabudów pożarniczych

Kłusak M., Grygny S.

Modelowanie Inżynierskie

|

2017

|

T. 32, nr 63

72--79

PL

W artykule przedstawiono wykorzystanie przekładki sztywnej typu korek do wytworzenia kompozytu korkowego, który po przeprowadzonych badaniach został wykorzystany do budowy zabudów i kabin samochodów pożarniczych. W opracowaniu kompozytu korkowego przyjęto założenia, że niezmienny był rodzaj osnowy i rodzaj zbrojenia, a zmieniał się rodzaj przekładki i metody wytwarzania. W wyniku przeprowadzonych prób udało się zredukować masę zabudowy, opracować kompozyt korkowy spełniający normy uniepalnienia wg PN-EN 45545-2:2013 oraz wg ECE-R 118 Aneks 6, 7, 8. W artykule zaprezentowano wykorzystanie korka jako materiału wygłuszającego wnętrza kabin samochodów pożarniczych. Przedstawiono również wybrane wyniki badań i ich opracowanie.

EN

The article presents the application of a rigid spacer of cork type to make cork composite. This is used, after testing, in superstructures and cabs of firefighting vehicles. During the study of composite cork it was assumed that the type of matrix and the type of reinforcement remained unchanged, while the type of spacer and methods of production were changing. As a result of the tests we were able to reduce the weight of the superstructure, work out a cork composite that meets the standards of flame retardancy according to PN-EN 45545-2:2013and the ECE-R 118 Appendix 6, 7, 8. The article has described the use of cork as damping material inside the superstructures of firefighting vehicles. Some results of conducted research and their elaboration were presented, too.

5

Characteristics of failure mechanisms and shear strength of sandwich composites

Greń K., Szatkowski P., Chłopek J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

255--259

EN

Sandwich composites are very popular nowadays due to their beneficial mechanical parameters and low weight. The aim of the paper was to investigate the failure mechanisms of different sandwich structures under shear stresses. Composites consisting of carbon laminate skins and cores with different geometry were tested. The core materials included various expanded polymer foams, balsa wood and honeycomb structures - aramid and cellulose. These material combinations enabled the authors to compare the specific shear strength and fracture energy of different sandwich structures, describe the factors which influence the behavior of materials under shear tension, and characterize the failure mechanisms. Sandwich composites were manufactured by two methods: the one-step method in which carbon fabric was laminated directly onto the core, and by the two-step method. The faces made employing the first method failed to meet the appropriate strength criteria, therefore the second method was used. In the first step, faces made of four layers of carbon fabric and epoxy resin were pre-manufactured by hand lay-up. After crosslinking, the faces were glued to the core and left in higher pressure conditions. Samples were cut to the required dimensions. Shear strength was tested by three point bending of a short beam. The method is simple and allows shear stresses to dominate in the sample. Tests were made on a testing machine, Zwick 1435. The density of the samples was considered as well, so as to compare their specific strength. The highest value of specific shear strength, (8.7 ±0.7)·103 Nm/kg, was demonstrated by the composite with balsa, whereas for the composite with the honeycomb it reached (3.3 ±0.3)·103 Nm/kg and for samples with foams (4.2 ±0.2)·103 Nm/kg. Additionally the failure energy was calculated for each material. The composite with aramid honeycomb had the highest value - it reached (9.3 ±0.5) kJ/m2 , while value of this parameter for balsa was the lowest: (3.3 ±0.3) kJ/m2 . The composite with balsa deformed elastically until break point and a crack between the layers appeared. The sandwich structure with the aramid honeycomb core is a promising material as it exhibited a multi-stage failure mechanism. Firstly, it deformed elastically, then the cells collapsed. Only in the composite with balsa and honeycomb with four-layer skins was shear the dominant failure mechanism. The composites with isotropic foams did not fulfill expectations, they deformed plastically and a notch appeared. That is why they need further examinations to increase their shear strength. In this study, the cracking mechanisms of the composites were evaluated based on microscopic observations using a digital microscope. Depending on the core geometry, the following mechanisms were identified: core shear for the honeycomb, delamination and crack for balsa, and notch appearance for the foam composites. The presented results are an introduction to further investigations of sandwich failure under different conditions.

PL

Kompozyty sandwich cieszą się dużą popularnością, ponieważ, posiadając niską masę, wykazują korzystne parametry wytrzymałościowe. Celem pracy było zbadanie mechanizmów zniszczenia różnego rodzaju kompozytów sandwich w warunkach ścinania. Przedmiotem badań przedstawionych w artykule są kompozyty przekładkowe, zbudowane z okładek - laminatów z tkaniny węglowej - oraz rdzeni o odmiennej geometrii. Jako materiały na rdzenie zastosowano różnego rodzaju pianki polimerowe, balsę oraz struktury typu plaster miodu - aramidową i celulozową. Dzięki modyfikacji składu kompozytu można było porównać wytrzymałość na ścinanie oraz pracę zniszczenia otrzymanych struktur „sandwich”, opisać czynniki wpływające na zachowanie się materiału pod wpływem naprężeń ścinających oraz mechanizmy zniszczenia. Do wykonania kompozytów wykorzystano dwie metody produkcji okładek - jednoetapową (przyklejenie jednej warstwy tkaniny węglowej osnową epoksydową bezpośrednio do rdzenia) i dwuetapową. Okładki wykonane pierwszą metodą nie spełniły oczekiwań wytrzymałościowych, dlatego zastosowano drugą metodę. Najpierw wykonano czterowarstwowe laminaty z tkaniny węglowej i żywicy epoksydowej za pomocą metody laminowania ręcznego. Laminaty te pozostawiono do usieciowania, a w kolejnym etapie utwardzone okładki przyklejono do rdzeni. Następnie próbki przycięto do wymaganych wymiarów. Do zbadania wytrzymałości na ścinanie wykorzystano test trójpunktowego zginania krótkiej belki. Jest to prosta metoda, która pozwala wytworzyć w próbkach dominujące naprężenia ścinające. Badania zostały przeprowadzone na maszynie wytrzymałościowej Zwick 1435. W pracy uwzględniono również gęstość próbek, dzięki czemu można było porównać ich wytrzymałość właściwą. Najwyższą wartość wytrzymałości na ścinanie właściwej, (8.7 ±0.7)·103 Nm/kg, uzyskał kompozyt z rdzeniem z balsy, podczas gdy dla kompozytu z aramidowym plastrem miodu wyniosła ona (3.3 ±0.3)·103 Nm/kg i dla pianek (4.2 ±0.2)·103 Nm/kg. Dodatkowo obliczono pracę zniszczenia poszczególnych materiałów. Dla kompozytu z plastrem miodu była ona najwyższa i wyniosła (9.3 ±0.5) kJ/m2, natomiast wartość tego parametru dla balsy była najniższa: (3.3 ±0.3) kJ/m2. Materiał z balsą odkształca się sprężyście do momentu pojawienia się pęknięcia w rdzeniu i oddzielenia się od siebie warstw. Kompozyt z plastrem miodu również jest obiecującym materiałem. Odkształcenie jego przebiega kilkuetapowo - najpierw sprężyście, a następnie poprzez zapadanie się komórek. Tylko te dwa materiały w połączeniu z czterowarstwową okładką węglową ulegają ścinaniu. Izotrotropowe pianki w badanym zestawieniu nie spełniły oczekiwań, zaobserwowany mechanizm zniszczenia to odkształcenie plastyczne i powstanie karbu, dlatego kompozyty te wymagają dalszych badań nad poprawą ich wytrzymałości na ścinanie. W pracy na podstawie zdjęć wykonanych na mikroskopie cyfrowym scharakteryzowano również mechanizmy pękania poszczególnych kompozytów. W zależności od ich geometrii obserwowano następujące mechanizmy zniszczenia: ścinanie rdzenia w kompozycie z plastrem miodu, pękanie rdzenia i delaminację warstw w kompozycie z balsą oraz pojawienie się karbu w strukturze z pianką. Przeprowadzone badania stanowią wstęp do dalszych eksperymentów nad mechanizmami zniszczenia kompozytów przekładkowych w różnych warunkach.

6

Dynamic response of three-layered annular plate with imperfections

Pawlus D.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2014

|

Vol. 36, nr 4

13--25

EN

This paper presents the imperfection sensitivity of annular plate with three-layered structure. The plate composed of thin elastic facings and a thicker elastic core is loaded in facing plane. The classical issue of a three-layered plate was solved for dynamic deflection problem using the approximation methods: orthogonalization and finite difference. The solution includes the axisymmetric and asymmetric plate modes of the dynamic stability loss. The evaluation of the rate of plate sensitivity to imperfection of plate preliminary geometry has been enriched by the analysis of plate models built of finite elements. The ABAQUS program has been used. The numerous calculation results in the form of deflection characteristics, buckling modes, values of critical parameters create the view of response of dynamic plate structure with different rate of imperfection and linear in time loading growth, too.

7

Kompozyt przekładkowy GFRP z rdzeniem PET w powłokowej konstrukcji kładki dla pieszych

Chróścielewski J., Klasztorny M., Miśkiewicz M., Pyrzowski Ł., Rucka M., Wilde K.

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 2

183--190

PL

W artykule przedstawiono badania doświadczalne materiału przekładkowego zastosowanego w innowacyjnym rozwiązaniu mostu dla pieszych. Kładka o konstrukcji powłokowej wykonana jest z kompozytu przekładkowego i jest wytworzona w całości bez złączy w technologii infuzji. Artykuł przedstawia wyniki badań doświadczalnych okładzin, pianki PET oraz testy 3- i 4-punktowego zginania belek wykonanych z materiału przekładkowego. Uzyskane wyniki badań eksperymentalnych stanowią dane walidacyjne do modeli numerycznych konstrukcji kładki użytych w projektowaniu.

EN

The paper presents experimental study of sandwich composite used for an innovative foot-and-cycle bridge. The footbridge has a U-shaped shell structure made of sandwich consisting GFRP laminate covers and foam PET core. The bridge is manufactured using the infusion technology. Results of one and two directional tension tests of the laminates, compression tests of PET foam samples and 3-point as well as 4-point bending tests of sandwich beams are presented.

8

Effect of Core Thickness and Intermediate Layers on Mechanical Properties of Polypropylene Honeycomb Multi-Layer Sandwich Structures

Arbaoui J., Schmitt Y., Pierrot J-L., Royer F-X.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

11--16

EN

Sandwich structures are widely used in lightweight construction especially in aerospace industries because of their high specific strength and stiffness. This paper investigates the effect of core thickness and intermediate layers on the mechanical properties of a polypropylene honeycomb core/composite facing multilayer sandwich structure under three points bending. We developed a theoretical model which makes it possible to calculate the shear properties in multi-cores. The results obtained by this model are agreed with our experimental results, and the results obtained with bending test showed that the mechanical properties of the composite multilayer structures increase with core thickness and intermediate layers.

PL

Struktury warstwowe są szeroko stosowane w lekkich konstrukcjach, szczególnie w przemyśle lotniczym, z powodu ich wysokiej wytrzymałości i sztywności. Zbadano wpływ grubości rdzenia i warstw pośrednich na właściwości mechaniczne polipropylenowego kompozytu o strukturze piastra miodu (rdzeń) i wielowarstwowej struktury w trakcie trójpunktowego zginania. Opracowano model teoretyczny, który umożliwia obliczenie właściwości ścinania w przypadku wielu rdzeni Uzyskane wyniki modelowania są zgodne z naszymi wynikami eksperymentalnymi. a wyniki uzyskane w teście zginania wykazały. że właściwości mechaniczne kompozytowych struktur warstwowych rosną ze zwiększeniem grubości rdzenia i warstw pośrednich.

9

The effect of design on adhesive joints of thick composite sandwich structures

Canyurt O. E., Meran C., Uslu M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 31, nr 2

301-305

EN

Purpose: of this paper is to provide the joint the behavior caused by the material, pre-stress, bonding thickness and the tongue length. Design/methodology/approach: A simple but effective design can considerably improve the joint strength of thick adhesive composite joints. The joint under investigation consists of thick woven E-glass/vinyl ester laminates joined together with tongue and groove geometry. Longitudinal tensile loads were applied to the joints, resulting in large concentrated shear and peel stresses near the free edges of bondlines. Findings: The new design intends to reduce the adhesive peel stress by application compressive pre-stress on the free edges of bondlines and thus leads to an increase of joint strength. The bonding clearances, tongue length, pre-stress and using different tongue made of steel/aluminum have an effect on the joint strength. The tests further confirm that joint strength increases significantly by applying the transverse pre-stress. There is a 2 times increment on the joint strength by applying pre-stress on the edge of tongue and groove geometry. Practical implications: Selection of Steel SAE-235 insert materials and selection of Aluminum 5083 insert materials 1.7 times and 1.2 times increased the joint strength compared with the selection of composite insert materials, respectively. Originality/value: The results indicate that the better quality joint can be obtained by selecting the steel as an insert.

10

Numerical and experimental investigations on HYLITE sandwich sheets as an alternative sheet metal

Hufenbach W., Jaschinski J., Weber T., Weck D.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2008

|

Vol. 8, no 2

67-80

EN

Current developments show that in the tield of sheeting alternative material concepts are sucessfully applied. In this context metal plastic sandwiches, which are composed of two thin metallic surface layers and a polymer core, represent an interesting group of semi-tinished products. Compared to conventional sheet metal materiaIs the structural modification caused by sandwich design provides an increased specific flexural rigidity. Extensive experimental and numerical investigations were carried out for the characterisation of this still young group of semi-finished products. The evaluation of suitable calculation methods represents a crucial step to a broad application of semi-finished metal plastic sandwiches within bulk production processes.

PL

Aktualne kierunki rozwoju pokazują, że w obszarze kształtowania blach są stosowane z powodzeniem alternatywne materiały. W tym kontekście kształtowane plastycznie materiały wielowarstwowe typu "sandwich", które są złożone z dwóch cienkich metalicznych warstw powierzchniowych i rdzenia polimeru, reprezentują interesującą grupę półproduktów. W porównaniu z konwencjonalnym kształtowaniem blach modyfikacje struktury spowodowane przez projektowanie materiału wielowarstwowego prowadzą do wzrostu sztywności materiału. Obszerne badania doświadczalne i numeryczne zostały zrealizowane w celu scharakteryzowania tej nowej grupy półproduktów. Oszacowanie odpowiednich metod obliczeniowych jest decydującym krok do obszernego stosowania półwyrobów z materiałów wielowarstwowych kształtowanych plastycznie typu "sandwicz" w objętościowych procesach produkcyjnych.

11

Wave propagation in a micropolar elastic layer sandwiched between liquid haIf-space and mnicropolar solid half-space

Tomar S. K.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2007

|

Vol. 12, no 1

255-262

EN

A problem of surface waves in a layer of micropolar elastic material overlying a micropolar elastic haIf-space and underlying a liquid haIf-space is studied. The frequency equation is derived, and then solved numerically for particular models. Numerical results show that there exist infinite numbers of modes of propagation. It is found that the surface waves are dispersive for all modes of propagation except the lowest one, which is almost non-dispersive. The numericaI results obtained are presented graphicaIly.

12

Wybrane aspekty zastosowania materiałów kompozytowych w konstrukcji BOL

Kozaczuk K.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2006

|

Z. 1 [II Międzynarodowa Konferencja Naukowe Aspekty Bezpilotowych Aparatów Latających]

223--227

PL

Artykuł przedstawia zarys technologii wykonywania kompozytowych detali w technologii przekładkowej z wykorzystaniem rozprężnej pianki chemoutwardzalnej. Metoda tą można w znacznie krótszym czasie wykonać powierzchnie sterowe małych bezpilotowców. Dodatkową zaletą jest otrzymanie detalu w jednej operacji klejenia co znacznie wzmacnia konstrukcje oraz zmniejsza masę gotowego detalu.

EN

Positions describes a part of technology about manufacturing composite details with sandwich method using toughen foam. Using this method it is possible to realize in shorter time steering areas for smalt unmanned vehicles. Other advantage is getting detail in one stick operation which strengthens structure and reduce mass of finish detail.

13

Solution to the static stability problem of three-layered annular plates with a soft core

Pawlus D.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2006

|

Vol. 44 nr 2

299-322

EN

The solutions to the static stability problem of a three-layered annular plate with a soft core and a symmetric cross-section structure are presented in this paper. The basic element of the solution is the formulation of a system of differential equations describing plate deflections and the use of the finite difference method in calculation of critical loads of buckling forms solving the eigen-value problem. The solution indicates the minimal values of static critical loads as well as the buckling forms of plates compressed on a selected edge. The obtained results have been compared with those obtained for plate models built by means of the finite element method. The final remarks concerning the forms of the loss of static stability of analysed plates with the sandwich structure have been formulated. This paper is a complement of the work by Pawlus (2005), which concerned calculations of the dynamic stability of plates, and it is an extension to cases of wave forms of the plate buckling problem earlier presented only for regular, axially-symmetrical forms of deformation in, eg., Pawlus (2002).

PL

W pracy przedstawiono rozwiązania stateczności statycznej trójwarstwowych płyt pierścieniowych o symetrycznej strukturze poprzecznej z piankowym rdzeniem miękkim. Zasadniczą częścią rozwiązania jest wyprowadzenie układu równań różniczkowych opisujących ugięcia płyty oraz wykorzystanie metody różnic skończonych i wyznaczenie krytycznych obciążeń płyt poprzez rozwiązanie zagadnienia wartości własnych. Wyznaczonym wartościom ciśnień krytycznych płyt obciążonych na wybranym brzegu ich okładzin odpowiadają postacie deformacji płyt, które określa liczba m fal poprzecznych na obwodzie płyty. Otrzymane wyniki pod względem ilościowym i jakościowym porównano z wynikami obliczeń metodą elementów skończonych przedstawionych modeli płyt. Sformułowano uwagi końcowe dotyczące form utraty stateczności statycznej analizowanych płyt o strukturze warstwowej. Artykuł stanowi uzupełnienie pracy Pawlus (2005) dotyczącej obliczeń stateczności dynamicznej płyt i rozwinięcie na przypadki sfalowanych form deformacji rozwiązania problemu stateczności statycznej płyt rozpatrywanego wcześniej, min. w pracy Pawlus (2002) w zakresie tylko obrotowych, osiowo-symetrycznych form utraty ich stateczności.

14

Dynamic stability of three-layered annular plate under lateral time-dependent load

Pawlus D.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2005

|

Vol. 43 nr 2

385--403

EN

This paper presents solutions to the problem of behaviour of three-layered annular plates loaded by compressive stress quickly increasing in time acting on the inner plate edge. The finite difference method and finite element method have been used for solving the problem. An axially-symmetrical form of loss of dynamic stability of the plate with clamped inner and outer edges and with a symmetrical transverse structure of layers composed of thin facings and a thicker foam core has been analysed. Using the finite difference method, the basic system of differential equations enabling numerical calculation of plate deflections was formulated. In the finite element method the computational model of an annular sector of the plate fulfilling conditions of the sandwich plate with a soft core has been built. The results of dynamic numerical calculations have been presented in the form of time histories of plate maximum deflection and velocity of deflection. Calculation results of examplary plates differing in thickness and stiffness of the foam core enable qualitative observations of the critical and supercritical plate behaviours with the quantitative evaluation of values of critical parameters: time, deflection and load determined using the criterion presented by Volmir (1972).

PL

W pracy przedstawione zostały rozwiązania wykorzystujące metodę różnic skończonych oraz metodę elementów skończonych trójwarstwowych płyt pierścieniowych obciążonych szybko narastającym w czasie ciśnieniem działającym na wewnętrzny brzeg płyty. Rozwiązania płyt wraz z przykładowymi wynikami obliczeń przedstawiono dla przypadku osiowosymetrycznej postaci utraty stateczności plyty dwustronnie utwierdzonej przesuwnie o symetrycznym układzie warstw poprzecznych: zewnętrznych cienkich okładzinach i piankowym, miękkim, grubszym rdzeniu. Wykorzystując metodę różnic skończonych wyprowadzono podstawowy układ równań różniczkowych analizowanej płyty umożliwiający wyznaczanie jej postępujących ugięć w czasie obciążania. W metodzie elementów skończonych zbudowano model obliczeniowy pierścieniowego wycinka płyty zapewniający warunki pracy płyty trójwarstwowej z rdzeniem miękkim. Wyniki obliczeń dynamicznych przedstawiono w postaci charakterystyk maksymalnych ugięć i ich prędkości. Wyniki obliczeń przykładowych płyt różniących się grubością i sztywnością piankowego rdzenia umożliwiają obserwację krytycznych i pokrytycznych zachowań płyt wraz z ilościową oceną wartości parametrów krytycznych: czasu, ugięcia i obciążenia dynamicznego wyznaczonych wykorzystując kryterium podane w pracy Volmira (1972).