Journal of Aeronautical Engineering

Journal of Aeronautical Engineering

Three-Point Bending Test and Experimental and Numerical Modal Testing of Sandwich Plates with Grid Stiffened Core

Document Type : Original Article

Authors
Reza Azarafza
Ali Davar
Puya Pirali
Majid Ghadimi
Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology , Tehran, Iran
10.22034/joae.2021.139662
Abstract
In the present study three composite sandwich structures with grid stiffened core (SSGSC) samples made of different materials and thicknesses are fabricated with hand lay-up method using a silicon rubber mold and epoxy resin. Also, two metallic samples of the same dimensions as the composite ones, including a monolithic and a SSGSC samples made of aluminum are fabricated. In order to study their behavior subjected to the quasi-static transverse loads, the samples undergo three-point bending tests. Results of the practical tests on the composite samples showed that beyond the failure of the face sheets, the grid stiffened core will tolerate load, also there are no delamination between the face sheet layers due to good curing process. The experimental modal testing is achieved on all the samples. The frequency response, mode shape as well as damping coefficients are obtained from each experiment. Finally, numerical modal analysis is done and the results are compared with the experiments.
Keywords
Composite sandwich plate
Grid stiffened core
Three- point bending
Modal Testing
Numerical simulation
  • Huybrechts, S., Tasi, S. W., “Analysis and behavior of grid structures”, Composites Science and Technology, Vol. 56, pp. 1001-1015, 1996.
  • Thomas, D. K., “ Fabrication and Testing of Composite Isogrid Stiffened Cylinder”, Composite Structures, Vol. , 45, pp. 1-6, 1999.
  • D. K., “Fabrication and Testing of Thin Composite Isogrid Stiffened Panel”, Composite Structures, Vol. 49, pp. 21-25, 2000.
  • Steven, M. Huybrechts, T. E. M., Peter, M., “Manufacturing Theory for Advanced Grid Stiffened Structures”, Composites part a, Vol. 33, pp. 155-161, 2002.
  • Prakash, J., Raju, P., Mantena, T., Gibson, F.,“Energy Absorption and Damage Evaluation of Grid Stiffened Composite Panels under Transverse Loading”, Composites part b, Vol. 37, pp. 191-199, 2006.
  • Praksh, J., Raju, P. M., “Parametric Optimization of Grid-Stiffened Composite Panels for Maximizing their Performance under Transverse Loading”, Composite Structures, Vol. 77, pp. 353-363, 2007.
  • Hulin, F., Daining, F., Liming, C., “Manufacturing and Testing of CFRC Sandwich Cylinder with Kagome Cores”. Composite Science and Technology, Vol. 69, pp. 2695-2700, 2009.
  • Burgohain, M., Velmurugan, R., “Study of Filament Wound Grid-Stiffened Composite Cylindrical Structures”. Composite Structures, Vol. 93, pp. 1031-1038, 2011.
  • Vasiliev, V.V. A., Barynin, V., Razin, A.F., “Anisogrid Composite Lattice Structures-Development and Aerospace Applications”. Composite Structures, Vol. 94, pp. 1117-1127, 2011.
  • محررزاده کرد، کرد، شهریاری، آیدا، سپهر افغان، اشکان، "بررسی خواص مکانیکی مواد مدرج پله ای پایه پلیمری تقویت شده با نانو لوله کربن با استفاده از آزمون خمش سه نقطه ای"، نشریة علمی دانش و فناوری هوافضا، سال 8، شماره 2، صفحات 67- 76، 1398.
  • تقی پور، حسین، دامغانی نوری، محمد، " بررسی تجربی جذب انرژی در تیر های ساندویچی با هسته ی مشبک پر شده از فوم، تحت بارگذاری خمشی شبه استاتیک"، مهندسی مکانیک مدرس، دوره 18، شماره 3، صفحات 126-134،
  • خسروی، حامد، اسلامی فارسانی، رضا، " رفتار مکانیکی صفحات مشبک کامپوزیتی چندمقیاسی اپوکسی-الیاف شیشه-نانوذرات رس تحت آزمون خمش سه نقطه ای"، مجله مهندسی مکانیک، شماره پیاپی 85، جلد 48، شماره 4، صفحات 117-125، 1397.
  • Azzam and W. Li, “An experimental investigation on the three-point bending behavior of composite laminate”, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, Vol. 62, pp. 1-8, 2014.
  • آذرافزا، رضا، داور، علی، محمودی، ادیب، " تست خمش سه نقطه‌ای ورق ساندویچی فلزی و کامپوزیتی با هسته مشبک"، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری کامپوزیـت، جلد 3، شماره 4، صفحات 377-388، 1395.
  •  Y. J. Wang, Z. J. Zhang, X. M. Xue and L. Zhang, “Free vibration analysis of composite sandwich panels with hierarchical honeycomb sandwich core”, Thin-Walled Structures, Vol. 145, pp. 106425, 2019.
  •  H. Jiang, Y. Ren, Q. Jin, G. Zhu and Z. Liu,  “Flexural performances of fiber face-sheets/corrugated core sandwich composite structures reinforced by horizontal stiffeners”, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 168, pp. 105307, 2020.
  •  حیدری شاهملکی، احسان، زین الدینی ، افشین،" استفاده از کامپوزیت‌های لایه‌ای پنبه/اپوکسی برای ساخت ساندویچ پنل‌ها با هسته موجی ‏کسینوسی یکطرفه و دو طرفه"، نشریه علمی پژوهشی علوم و فناوری کامپوزیـت، جلد 7، شماره 2، صفحات 863-872، 1399.
  • F. P. Beer, J. Dewolf,  “Mechanics of Materials”, 6 Edition, McGraw-Hill, 2012.
Journal of Aeronautical Engineering
Volume 23, Issue 1
June 2021
Pages 125-144

  • Receive Date 03 September 2021
  • Revise Date 14 October 2021
  • Accept Date 29 October 2021