Μελέτη σύνθετων εποξεικού αφρού ανθρακονημάτων σε θλίψη και κάμψη ; Study of syntactic foam CFR composites with internal tubular CF reinforcements under compression and bending

112 σ. ; Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Εφαρμοσμένη Μηχανική” ; Στην παρούσα εργασία γίνεται αριθμητική μελέτη σύνθετων sandwich ανθρακονημάτων/εποξεικού αφρού με εσωτερικές κυλινδρικές ενισχύσεις σε μονοαξονική θλίψη και κάμψη τριών σημείων. Οι ορθοτροπικές στρώσεις ανθρακονημάτων είναι πανομοιότυπες τόσο εξωτερικά όσο και στο πυρήνα της κατασκευής, υπό την μορφή κολώνας, και αποτελούνται από στρώσεις δύο διευθύνσεων 0/90. Παράμετροι που εξετάζονται είναι η διάμετρος των κυλινδρικών ενισχύσεων, το πάχος του πυρήνα, ο αριθμός των εσωτερικών στρώσεων ενίσχυσης, η πυκνότητα διάταξής τους και η παρουσία ή μη αφρού εντός των κυλινδρικών ενισχύσεων. Τα εξεταζόμενα μεγέθη αφορούν τις μετατοπίσεις – παραμορφώσεις σε διάφορα σημεία και διευθύνσεις του υλικού καθώς και τις μέγιστες αναπτυσσόμενες τάσεις von Misses. Η μοντελοποίηση του σύνθετου sandwich πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων ANSYS και έγινε χρήση της συμμετρίας 1/8 στην περίπτωση της θλίψης και 1/2 στην κάμψη για μείωση του υπολογιστικού κόστους. Χρησιμοποιήθηκαν 8-κομβικα τρισδιάστατα στοιχεία (SOLID185) για την μοντελοποίηση του συντακτικού αφρού και των εξωτερικών στρώσεων και 4-κομβικά επίπεδα στοιχεία (SHELL181) για τις κολώνες με δυνατότητα εισαγωγής πάχους και διεύθυνσης ενίσχυσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντικά αυξημένη ακαμψία στην περίπτωση της μονοαξονικής θλίψης. Για σημαντικά μεγάλες τιμές της διαμέτρου των κυλινδρικών ενισχύσεων όμως, λόγω της μεγάλης απουσίας συντακτικού αφρού στον πυρήνα, το σύνθετο εμφάνισε μεγάλες μετατοπίσεις και αναπτυσσόμενες τάσεις. Αν θεωρήσουμε συντακτικό αφρό εντός των εσωτερικών ενισχύσεων, υπάρχει μια σχεδόν γραμμική μείωση των παραμορφώσεων με την αύξηση της διαμέτρου. Η συμβολή του αριθμού των εσωτερικών ενισχυτικών στρωμάτων είναι σημαντική μόνο για μεγάλες τιμές της διαμέτρου. Στην κάμψη τριών σημείων είναι ακόμα πιο εμφανής η συμβολή του συντακτικού αφρού στην μηχανική απόκριση της ...