مطالعه و بهینه سازی پانل ساندویچ کامپوزیتی با سه نوع هسته مختلف لانه زنبوری تحت بار فشاری خارجی یکنواخت

سازه های ساندویچی کامپوزیتی با هسته لانه زنبوری، به دلیل نسبت مقاومت به وزن و سختی خمشی بالا، کاربرد گسترده ای در صنایع هوافضا و مکانیک دارند. در این پژوهش، عملکرد مکانیکی و بهینه سازی یک پنل ساندویچی کامپوزیتی با سه هندسه مختلف هسته (شش ضلعی، مربعی، مثلثی) و سه جنس متفاوت برای پوسته و هسته، تحت بار فشاری خارجی یکنواخت بررسی شده است. هدف اصلی این است که ضمن حفظ شدن استحکام مناسب، وزن سازه با رعایت مجموعه ای از قیود طراحی به حداقل ممکن برسد. مدل سازی بر مبنای تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول (FSDT) برای لحاظ اثرات برشی هسته، در نرم افزار متلب کدنویسی و پیاده سازی شده است. فرایند بهینه سازی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات (PSO) انجام شده و تابع هدف، وزن کل پانل می باشد. قیود طراحی شامل محدودیت جابجایی حداکثر، مقاومت برشی هسته، تسلیم پوسته های کامپوزیتی بر اساس معیار تسای-هیل، و کمانش دیواره سلول ها اعمال شده اند. نتایج، مقادیر بهینه پارامترهای هندسی شامل طول ضلع سلول، ضخامت دیواره، ارتفاع هسته و ضخامت پوسته را در سطوح مختلف بارگذاری نشان می دهند. تحلیل ها بیانگر آن است که با افزایش فشار، هندسه بهینه هسته از شش ضلعی به مربعی تغییر یافته و رفتار طراحی به صورت مرحله ای و تحت تاثیر قیود فعال، به سمت استفاده از مواد با ظرفیت بالاتر و تنظیم چگالی نسبی هسته تکامل می یابد.

کلیدواژه ها:

پنل ساندویچی کامپوزیتی ، هسته لانه زنبوری ، بهینه سازی ، الگوریتم اجتماع ذرات ، تئوری مرتبه اول برشی