Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi

Guden, Mustafa; Kılıçaslan, Cenk

doi:10.17341/gazimmfd.639834

Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi

Cenk KILIÇASLAN, (İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir, Türkiye)

Mustafa GÜDEN (İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

6 0

Yıl: 2020 Cilt: 35 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 17 - 26 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.639834 İndeks Tarihi: 07-01-2021

Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi

Öz:

Bu çalışmada, sert lehim ve poliüretan ile birleştirilmiş oluklu kora sahip alüminyum sandviç yapıların enerjisönümleme kapasiteleri incelenmiştir. Sandviç yapılarda kor olarak yamuk ikizkenar şeklinde zikzak 1050H14 Al alaşımından yapılmış olan oluklu katmanlar ile yüz ve ara plakalar kullanılmıştır. Her bir sandviçpanel, 0°/0° veya 0°/90° kor oryantasyonuna sahiptir. Çalışmada kullanılan oluklu korlar geleneksel oluklukorlara kıyasla daha küçüktür ve 3 mm yüksekliğe sahiptir. Darbe testleri 3 ve 6 m/s hızlarında küreselprojektörler ile gerçekleştirilmiştir. Poliüretan ile birleştirilmiş sandviç yapıların bir kısmı ayrıca 6 m/s darbehızında düz ve konik projektörler ile test edilmiştir. Oluklu korların deformasyon tipinin belirlenmesiamacıyla deneyin nümerik simülasyonu LS-DYNA programı ile oluşturulmuştur. Düz ve konik projektörlerile test edilen paneller tamamen delinmiştir ve 0°/0° kor oryantasyonunda daha çok enerji sönümlemiştir.Küresel projektörler ile test edilen paneller ise delinmemiştir ve enerji sönümleme değerleri 0°/90° kororyantasyonunda daha yüksektir. Panellerin enerji sönümleme kapasiteleri aynı şekle sahip ancak 9 mmyüksekliğindeki oluklu korlu sandviç paneller ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonunda kor yüksekliğininartması ile efektif ezilme uzunluğunun arttığı ve darbe enerjisinin panele daha homojen olarak dağıtıldığıgörülmüştür.

Anahtar Kelime:

The effect of core height on energy absorbing capacity in aluminum corrugated sandwich panels

Öz:

In this study, energy absorbing capacity of brazed and polyurethane adhesively bonded corrugated aluminum sandwich panels were investigated. In sandwich panels, Al 1050 H14 trapezoidal zig-zag corrugated cores and face and interlayer sheets were used. Each sandwich panel has core orientation of 0°/0° or 0°/90°. The cores used in these panels were smaller, core height is about 3 mm, in contrast to conventional sandwich cores. Impact tests were conducted at 3 and 6 m/s with spherical projectors. Adhesively bonded sandwich panels were also tested at 6 m/s with flat and conical projectors. Numerical models were prepared in LSDYNA to investigated the deformation behavior of cores. Panels tested with flat and conical projectors experienced complete perforation and absorbed more energy at configuration of 0°/0° core orientation. However, panels tested with spherical projectors were not perforated and they absorbed more energy at configuration of 0°/90° core orientation. Energy absorbing capacity of the panels were also compared to the panels having 9 mm height corrugated cores. The results showed that effective collapsing length was seen to increase due to increase in core height and impact energy distributed the whole panel surface more homogenous manner.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Wang, S.L., Ding, Y.Y., Wang, C.F., Zheng, Z.J., Yu, J.L., 2017. Dynamic material parameters of closed-cell foams under high-velocity impact, International Journal of Impact Engineering, 99, 111-121.
2. Pang, X., Du, H.J., 2017. Dynamic characteristics of aluminium foams under impact crushing, Compos. Pt. B-Eng., 112, 265-277.
3. Zhang, P., Cheng, Y.S., Liu, J., Li, Y., Zhang, C.Z., Hou, H.L., Wang, C.M., 2016. Experimental study on the dynamic response of foam-filled corrugated core sandwich panels subjected to air blast loading, Compos. Pt. B-Eng., 105, 67-81.
4. Zhang, B.Y., Lin, Y.F., Li, S., Zhai, D.X., Wu, G.H., 2016. Quasi-static and high strain rates compressive behavior of aluminum matrix syntactic foams, Compos. Pt. B-Eng., 98, 288-296.
5. Sadot, O., Ram, O., Anteby, I., Gruntman, S., Ben-Dor, G., 2016. The trapped gas effect on the dynamic compressive strength of light aluminum foams, Mater. Sci. Eng. A-Struct. Mater. Prop. Microstruct. Process., 659, 278-286.
6. Liu, H., Zhang, Z.Q., Liu, H., Yang, J.L., 2016. Effect of elastic target on Taylor-Hopkinson impact of lowdensity foam material, International Journal of Impact Engineering, 94, 109-119.
7. Dou, R.J., Qiu, S.W., Ju, Y., Hu, Y.B., 2016. Simulation of compression behavior and strain-rate effect for aluminum foam sandwich panels, Comput. Mater. Sci., 112, 205-209.
8. Zhang, D.H., Fei, Q.G., Zhang, P.W., 2017. In-plane dynamic crushing behavior and energy absorption of honeycombs with a novel type of multi-cells, ThinWalled Structures, 117, 199-210.
9. Keshavanarayana, S.R., Shahverdi, H., Kothare, A., Yang, C., Bingenheimer, J., 2017. The effect of node bond adhesive fillet on uniaxial in-plane responses of hexagonal honeycomb core, Composite Structures, 175, 111-122.
10. Qiao, J.X., Chen, C.Q., 2016. In-plane crushing of a hierarchical honeycomb, International Journal of Solids and Structures, 85-86, 57-66.
11. Tao, Y., Chen, M.J., Chen, H.S., Pei, Y.M., Fang, D.N., 2015. Strain rate effect on the out-of-plane dynamic compressive behavior of metallic honeycombs: Experiment and theory, Composite Structures, 132, 644- 651.
12. Bai, Z.Y., Wang, D.M., Xu, Z.F., 2015. Model creation of strain rate-dependent energy absorption for paper honeycomb sandwich structure, Journal of Sandwich Structures & Materials, 17, 359-375.
13. Aktay, L., Johnson, A., Kroplin, B., 2008. Numerical modelling of honeycomb core crush behaviour, Engineering Fracture Mechanics, 75, 2616-2630.
14. Radford, D.D., Fleck, N.A., Deshpande, V.S., 2006. The response of clamped sandwich beams subjected to shock loading, International Journal of Impact Engineering, 32, 968-987.
15. Liang, C.-C., Yang, M.-F., Wu, P.-W., 2001. Optimum design of metallic corrugated core sandwich panels subjected to blast loads, Ocean Engineering, 28, 825- 861.
16. Tilbrook, M.T., Radford, D.D., Deshpande, V.S., Fleck, N.A., 2007. Dynamic crushing of sandwich panels with prismatic lattice cores, International Journal of Solids and Structures, 44, 6101-6123.
17. Liang, Y., Louca, L., Hobbs, R., 2007. Corrugated panels under dynamic loads, International Journal of Impact Engineering, 34, 1185-1201.
18. Zhang, Y.C., Zhang, S.L., Wang, Z.L., 2011. Crush Behavior of Corrugated Cores Sandwich Panels, Advanced Materials Research, 217-218, 1584-1589.
19. Cote, F., Deshpande, V., Fleck, N., Evans, A.G., 2006. The compressive and shear reponses of corrugated and diamond lattice materials, International Journal of Solids and Structures, 43, 6220-6242.
20. Rubino, V., Deshpande, V., Fleck, N., 2008. The dynamic response of end-clamped sandwich beams with a Y-frame or corrugated core, International Journal of Impact Engineering, 35, 829-844.
21. Rubino, V., Deshpande, V.S., Fleck, N.A., 2009. The dynamic response of clamped rectangular Y-frame and corrugated core sandwich plates, European Journal of Mechanics - A/Solids, 28, 14-24.
22. Wadley, H.N.G., 2006. Multifunctional periodic cellular metals, Philos. Trans. R. Soc. A-Math. Phys. Eng. Sci., 364, 31-68.
23. Zhang, Y.C., Zhang, S.L., Wang, Z.L., Crush Behavior of Corrugated Cores Sandwich Panels, in: M. Zhou (Ed.) High Performance Structures and Materials Engineering, Pts 1 and 2, Trans Tech Publications Ltd, Stafa-Zurich, 2011, pp. 1584-1589.
24. Hou, S., Zhao, S., Ren, L., Han, X., Li, Q., 2013. Crashworthiness optimization of corrugated sandwich panels, Materials & Design, 51, 1071-1084.
25. Rejab, M.R.M., Cantwell, W.J., 2013. The mechanical behaviour of corrugated-core sandwich panels, Composites Part B: Engineering, 47, 267-277.
26. Sun, Y.L., Li, Q.M., 2018. Dynamic compressive behaviour of cellular materials: A review of phenomenon, mechanism and modelling, International Journal of Impact Engineering, 112, 74-115.
27. Cao, B.T., Hou, B., Zhao, H., Li, Y.L., Liu, J.G., 2018. On the influence of the property gradient on the impact behavior of graded multilayer sandwich with corrugated cores, International Journal of Impact Engineering, 113, 98-105.
28. Cao, B.T., Hou, B., Li, Y.L., Zhao, H., 2017. An experimental study on the impact behavior of multilayer sandwich with corrugated cores, International Journal of Solids and Structures, 109, 33-45.
29. Sankaya, M., Tasdemirci, A., Guden, M., 2018. Dynamic crushing behavior of a multilayer thin-walled aluminum corrugated core: The effect of velocity and imperfection, Thin-Walled Structures, 132, 332-349.
30. Odac, I.K., Guden, M., Klcaslan, C., Tasdemirci, A., 2017. The varying densification strain in a multi-layer aluminum corrugate structure: Direct impact testing and layer-wise numerical modelling, International Journal of Impact Engineering, 103, 64-75.
31. Kılıçaslan, C., Odacı, İ.K., Güden, M., 2016. Single- and double-layer aluminum corrugated core sandwiches under quasi-static and dynamic loadings, 18, 667-692.
32. Liu, T., Turner, P., 2017. Dynamic compressive response of wrapped carbon fibre composite corrugated cores, Composite Structures, 165, 266-272.
33. Huang, W., Zhang, W., Ye, N., Li, D.C., Dynamic response of clamped corrugated sandwich plates subjected to underwater impulsive loads, in: R. Chau, T. Germann, I. Oleynik, S. Peiris, R. Ravelo, T. Sewell (Eds.) Shock Compression of Condensed Matter - 2015, Amer Inst Physics, Melville, 2017.
34. Huang, W., Zhang, W., Huang, X.L., Jiang, X.W., Li, Y., Zhang, L., 2017. Dynamic response of aluminum corrugated sandwich subjected to underwater impulsive loading: Experiment and numerical modeling, International Journal of Impact Engineering, 109, 78-91.
35. Kılıçaslan, C., Güden, M., Odacı, İ.K., Taşdemirci, A., 2013. The impact responses and the finite element modeling of layered trapezoidal corrugated aluminum core and aluminum sheet interlayer sandwich structures, Materials & Design, 46, 121-133.

APA	Kılıçaslan C, Guden M (2020). Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. , 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
Chicago	Kılıçaslan Cenk,Guden Mustafa Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. (2020): 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
MLA	Kılıçaslan Cenk,Guden Mustafa Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. , 2020, ss.17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
AMA	Kılıçaslan C,Guden M Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. . 2020; 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
Vancouver	Kılıçaslan C,Guden M Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. . 2020; 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
IEEE	Kılıçaslan C,Guden M "Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi." , ss.17 - 26, 2020. 10.17341/gazimmfd.639834
ISNAD	Kılıçaslan, Cenk - Guden, Mustafa. "Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi". (2020), 17-26. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.639834

APA	Kılıçaslan C, Guden M (2020). Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(1), 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
Chicago	Kılıçaslan Cenk,Guden Mustafa Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35, no.1 (2020): 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
MLA	Kılıçaslan Cenk,Guden Mustafa Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.35, no.1, 2020, ss.17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
AMA	Kılıçaslan C,Guden M Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(1): 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
Vancouver	Kılıçaslan C,Guden M Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2020; 35(1): 17 - 26. 10.17341/gazimmfd.639834
IEEE	Kılıçaslan C,Guden M "Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35, ss.17 - 26, 2020. 10.17341/gazimmfd.639834
ISNAD	Kılıçaslan, Cenk - Guden, Mustafa. "Oluklu alüminyum sandviç panellerde kor yüksekliğinin enerji sönümleme kapasitesine olan etkisi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 35/1 (2020), 17-26. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.639834