Вільний вібраційний аналіз сендвіч-пластин з піни, зміцненої мікророзмірним алюмінієвим порошком

Автор(и)

  • М. Аль-Вейлі Кафедра механічної інженерії, інженерний факультет, Університет Куфи, Ірак
  • Х. Раад Кафедра механічної інженерії, інженерний факультет, Університет Куфи, Ірак
  • Е.К. Нджім Державна компанія гумової та шинної промисловості Міністерства промисловості та мінералів Іраку, Ірак

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.4.659-668

Ключові слова:

сендвіч-пластини, аналітичний розв’язок, вільна вібрація, пінополіуретан, алюмінієвий порошок

Анотація

У статті наведено аналітичне дослідження поведінки вільної вібрації сендвіч-пластин з пінопласту, зміцненого алюмінієвим мікросферичним порошком. Сендвіч-пластина з пінополіуретану розміщена між двома алюмінієвими площинами. Для обчислення власної частоти використано теорію Кірхгофа для вібраційного рівняння сендвіч-пластини. Композитні рівняння мікрочастинок дозволили оцінити характеристики жорсткості піноалюмінієвої основи. Результати показали ефективний вплив наповнювальної піни; згідно із аналізом вільної вібрації, вільну вібрацію та статичну поведінку сендвіч-плит можна покращити за допомогою використання мікросферичної порошкоподібної піни у вільних сферичних порожнинах базового спіненого ядра. У порівнянні з іншими ядрами, сендвіч-пластина з піноалюмінію прогинається менше.

Посилання

S. A. M. Moghaddam, M. Y. Tooski, M. Jabbari, A. R. Khorshidvand. Experimental investigation of sandwich panels with hybrid composite face sheets and embedded shape memory alloy wires under low velocity impact. Polymer Composites, 41(11), 4811 (2020); https://doi.org/10.1002/pc.25754.

E. K. Njim, S. H. Bakhy, M. Al-Waily, Analytical and Numerical Investigation of Free Vibration Behavior for Sandwich Plate with Functionally Graded Porous Metal Core, Pertanika Journal of Science & Technology, 29(3), 1655 (2021); https://doi.org/10.47836/pjst.29.3.39.

P. Mohammadkhani, S.S. Jalali, M. Safarabadi, Experimental and numerical investigation of Low-Velocity impact on steel wire reinforced foam Core/Composite skin sandwich panels, Composite Structures, 256 (2021); https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112992.

M. Al-Waily, M. A. Al-Shammari, M. J. Jweeg, An Analytical Investigation of Thermal Buckling Behavior of Composite Plates Reinforced by Carbon Nano Particles, Engineering Journal, 24 (3), (2020); https://doi.org/10.4186/ej.2020.24.3.11/

R. Selvaraj, A. Maneengam, M. Sathiyamoorthy, Characterization of mechanical and dynamic properties of natural fiber reinforced laminated composite multiple-core sandwich plates, Composite Structures, 284, (2022); https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.115141.

E. K. Njim, S. H. Bakhy, M. Al-Waily, Optimisation Design of Functionally Graded Sandwich Plate with Porous Metal Core for Buckling Characterisations, Pertanika Journal of Science & Technology, 29 (4), 3113 (2021); https://doi.org/10.47836/pjst.29.4.47.

E. K. Njim, S. H. Bakhy, M. Al-Waily, Analytical and numerical flexural properties of polymeric porous functionally graded (PFGM) sandwich beams, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 110 (1), 5 (2022); https://doi.org/10.5604/01.3001.0015.7026.

P. Stevenson, Foam Engineering: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Ltd, (2012); https://doi.org/10.1002/9781119954620.

M.S Al-Khazraji, M.J Jweeg, S.H. Bakhy, Free vibration analysis of a laminated honeycomb sandwich panel: a suggested analytical solution and a numerical validation, Journal of Engineering, Design and Technology, (2022); https://doi.org/10.1108/JEDT-10-2021-0536.

E. Magnucka-Blandzi, K. Magnucki, Effective design of a sandwich beam with a metal foam core, Thin-Walled Structures, 45 (4), 432 (2007); https://doi.org/10.1016/j.tws.2007.03.005.

K. K. Kar, Composite Materials Processing, Applications, Characterizations,( 2017).

Hoo Min Lee, Do Hyeong Kim, Dong-Yoon Kim, Min Seong Kim, Junhong Park, Gil Ho Yoon, Enhancement of vibration attenuation and shock absorption in composite sandwich structures with porous foams and surface patterns, Composite Structures, 295, (2022); https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.115755.

C. Wang, Ch. Guo, R. Qin, F. Jiang, Fabrication and characterization of layered structure reinforced composite metal foam, Journal of Alloys and Compounds, 895(2), (2022); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.162658.

E. Taati, F. Fallah, M.T. Ahmadian, Subsonic and supersonic flow-induced vibration of sandwich cylindrical shells with FG-CNT reinforced composite face sheets and metal foam core, International Journal of Mechanical Sciences, 215, (2022); https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106918.

M. Cao, F. Jiang, C. Guo, Y. Li, T. Yu, R. Qin, Interface characterization and mechanical property of an aluminum matrix syntactic foam with multi-shelled hollow sphere structure, Ceramics International, 48 (13), 18821 (2022); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.03.159.

Y. Zhao, Z. Yang, T. Yu, D. Xin, Mechanical properties and energy absorption capabilities of aluminium foam sandwich structure subjected to low-velocity impact, Construction and Building Materials, 273, (2021); https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121996.

M. J.A. Smith, Z. Yousaf, P. Potluri, W. J. Parnell, Modelling hollow thermoplastic syntactic foams under high-strain compressive loading, Composites Science and Technology, 213, (2021); https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2021.108882.

Q. H. Jebur, P. Harrison, Z. Guo, G. Schubert, X. Ju, V. Navez, Characterisation and modelling of a transversely isotropic melt-extruded low-density polyethylene closed cell foam under uniaxial compression, Journal of Mechanical Engineering Science, 226 (9), 2168 (2012); https://doi.org/10.1177/095440621143152.

M. D. Goel, V. A. Matsagar, S. Marburg, A. K. Gupta, Comparative Performance of Stiffened Sandwich Foam Panels under Impulsive Loading, Journal of Performance of Constructed Facilities, 27 (5), 540–549 (2013); https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000340.

E. K. Njim, S. H. Bakhy, M. Al-Waily, Experimental and numerical flexural analysis of porous functionally graded beams reinforced by (Al/Al2O3) nanoparticles, International Journal of Nanoelectronics and Materials, 15(2), 91 (2022).

S. Murat, C. Orhan, S. Ismail Hakki, Investigation Thickness Effects of Polyurethane Foam Core Used in Sandwich Structures via Modal Analysis Method, 12th International Conference on Latest Trends in Engineering and Technology (ICLTET'2017) May 22-24, 2017 Kuala Lumpur (Malaysia) (2017); https://doi.org/10.15242/IIE.E0517006

S. S. Rezvani, M. S. Kiasat, Analytical and experimental investigation on the free vibration of a floating composite sandwich plate having viscoelastic core, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 18 (4), 1241 (2018); https://doi.org/10.1016/j.acme.2018.03.006.

Z. Fan, F. Zhang, B. Zhang, T. He, P. Xu, X. Cai, Modelling the dynamic compressive response of syntactic foam with hierarchical cell structure, Cement and Concrete Composites, 124, (2021); https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.104248.

M. P. Arunkumar, J. Pitchaimani, K. V. Gangadharan, Bending and free vibration analysis of foam-filled truss core sandwich panel, Journal of Sandwich Structures and Materials, 20 (5), 617–638 (2018); https://doi.org/10.1177/1099636216670612.

S. Long, X. Yao, H. Wang, X. Zhang, Failure analysis and modeling of foam sandwich laminates under impact loading, Composite Structures, 197, 10 (2018); https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.05.041

C. Caglayan, I. Osken, A. Ataalp, H. S. Turkmen, H. Cebeci, Impact response of shear thickening fluid filled polyurethane foam core sandwich composites, Composite Structures, 243, (2020); https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112171.

X. Zhao, L. Tan, F. Zhang, Mechanical Behavior of Sandwich Panels with Hybrid PU Foam Core, Advances in Civil Engineering, (2020); https://doi.org/10.1155/2020/2908054.

M. L. Oliveira, D. Orlando, D. R. Mulinari, Aluminum Powder Reinforced Polyurethane Foams Derived from Castor Oil, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 30 (12), 5157 (2020); https://doi.org/10.1007/s10904-020-01645-z.

H. Andami H., Toopchi-Nezhad, Performance assessment of rigid polyurethane foam core sandwich panels under blast loading, International Journal of Protective Structures, 11 (1), 109 (2020); https://doi.org/10.1177/2041419619858091.

A. S. Pareta, R. Gupta, S. K. Panda, Experimental investigation on fly ash particulate reinforcement for property enhancement of PU foam core FRP sandwich composites, Composites Science and Technology, 195, (2020); https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108207.

B. Sture, L. Vevere, M. Kirpluks, D. Godina, A. Fridrihsone, U. Cabulis, Polyurethane foam composites reinforced with renewable fillers for cryogenic insulation, Polymers (Basel), 13 (23), (2021); https://doi.org/10.3390/polym13234089.

P. Mohammadkhani, S. S. Jalali, M. Safarabadi, Experimental and numerical investigation of Low-Velocity impact on steel wire reinforced foam Core/Composite skin sandwich panels, Composite Structures, 256, (2021); https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112992.

A. Koyama, D. Suetsugu, Y. Fukubayashi, and H. Mitabe, Experimental study on the dynamic properties of rigid polyurethane foam in stress-controlled cyclic uniaxial tests, Construction and Building Materials, 321, (2022); https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126377.

M.M. Keleshteri, J. Jelovica, Analytical solution for vibration and buckling of cylindrical sandwich panels with improved FG metal foam core, Engineering Structures, 266, (2022); https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114580.

G. Daniel, Composite Materials: Design and Applications, CRC Press; 3rd edition ( 2014).

A.W. Leissa, Vibration of plates. Scientific and Technical Information Division, National Aeronautics and Space Administration, 160, (1969).

E. Ventsel, T. Krauthammer, Thin Plates and Shells. CRC Press, Boca Raton, 1st edition, (2001); https://doi.org/10.1201/9780203908723.

E. K. Njim, S. H. Bakhy, M. Al-Waily, Free vibration analysis of imperfect functionally graded sandwich plates: analytical and experimental investigation, Archives of Materials Science and Engineering, 111(2), 49 (2021); https://doi.org/10.5604/01.3001.0015.5805.

S. S. Rao, Vibration of continuous systems, (2019); https://doi.org/10.1002/9781119424284.

S. T. Lee, Polymeric foams: Innovations in processes, technologies, and products, (2016); https://doi.org/10.1201/9781315369365.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-11-30

Як цитувати

Аль-Вейлі, М., Раад, Х., & Нджім, Е. (2022). Вільний вібраційний аналіз сендвіч-пластин з піни, зміцненої мікророзмірним алюмінієвим порошком. Фізика і хімія твердого тіла, 23(4), 659–668. https://doi.org/10.15330/pcss.23.4.659-668

Номер

Розділ

Технічні науки