This work presents a practical detailed finite element (FE) approach for the three-dimensional (3D) free-vibration analysis of actual aircraft and spacecraft-type lightweight and thin honeycomb sandwich panels. It consists of calling successively in $MATLAB^{(R)}$, via a developed user-friendly GUI, a detailed 3D meshing tool, a macrocommands language translator and a commercial FE solver($ABAQUS^{(R)}$ or $ANSYS^{(R)}$). In contrary to the common practice of meshing finely the faces and core cells, the proposed meshing tool represents each wall of the actual hexagonal core cells as a single two-dimensional (2D) 4 nodes quadrangularshell element or two 3 nodes triangular ones, while the faces meshes are obtained simply using the nodes at the core-faces interfaces. Moreover, as the same 2D FE interpolation type is used for meshing the core and faces, this leads to an automatic handling of their required FE compatibility relations. This proposed approach is applied to a sample made of very thin glass fiber reinforced polymer woven composite faces and a thin aluminum alloy hexagonal honeycomb core. The unknown or incomplete geometric and materials properties are first collected through direct measurements, reverse engineering techniques and experimental-FE modal analysis-based inverse identification. Then, the free-vibrations of the actual honeycomb sandwich panel are analyzed experimentally under different boundary conditions and numerically using different mesh basic cell shapes. It is found that this approach is accurate for the first few modes used for pre-design purpose.
The purpose of this paper is to determine the effect of the autoclave inner pressure rate, heat-up rate, tool round angle, Thickness of core, height of joggle on defects, and to minimize the defects of aircraft sandwich structure reinforced with honeycomb core occurred in autoclave processing. The results showed that the geometry of aircraft sandwich structure and tool such as tool round angle, Thickness of core, height of joggle, and the autoclave cure conditions such as inner pressure rate, heat up rate strongly affected the core movement, core wrinkle, bridge phenomenon of prepreg and depression of core that occurred in autoclave processing.
In this paper, the transmission characteristics of the multi-layered composite material with wire mesh and honeycomb core for aircraft applications have been analyzed with the proposed method. The proposed method converts the conductive wire mesh into effective layer, while for the dielectric honeycomb core, effective permittivity has been derived based on volume fraction with the proposed method. The proposed method has been verified through comparison with full-wave simulation and revealed excellent. In addition, the calculation time of the proposed method is a few order of magnitude faster in comparison with the full-wave simulation.
In this paper we developed Composite-Smart-Structures(CSS) using sandwich structure composed of Glass/Epoxy laminates and Nomex honeycomb and microstrip antenna. Transmission/reflection theory shows that antenna performances can be improved due to multiple reflection by Glass/Epoxy facesheet, and honeycomb is used for air gap between antenna and facesheet. Stacked radiating patches are used for the wideband. Facesheet and honeycomb thicknesses are selected considering both wideband and high gain. Measured electrical performances show that CSS has wide bandwidth over $10\%$ and higher gain by 3.5dBi than initially designed antenna, and no doubt it has excellent mechanical performances by sandwich effect given by composite laminates and honeycomb core. The CSS concept can be extended to give a useful guide for manufacturers of structural body panels as well as antenna designers, promising innovative future communication technology.
Park, Gwanglim;Oh, Kyungwon;Kong, Changduk;Park, Hyunbum
International Journal of Aerospace System Engineering
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제1권1호
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pp.16-20
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2014
Recently, various kinds of study on light weight structure are performing in the world. The Al honeycomb sandwich structural type adopt for improvement of lightness and structural stability to major part structure of aircraft or spacecraft. Adhesion badness properties of adhesive and adhesion properties of fillet mainly studied about al honeycomb structure. But study for adhesive properties of sandwich construction with surface treatment of Aluminum alloy barely performed. In this study, adhesive film was used between Al and honeycomb core of honeycomb panel[1]. The study for adhesive properties of sandwich construction with surface treatment of AA 5052 skin was performed.
This paper deals with the analysis of the optimum value of honeycomb core considering variable design parameter. As thickness and height of core rises in design parameter, natural frequency of laminated composite plate increases. The angle-phy has the maximum value when the plate of honeycomb core join to opposite direction. This paper shows that the natural frequency of CFRP was higher than that of GFRP and mode shapes were various at angle-ply.
Aircraft composite structure with honeycomb core experiences core crush problem in manufacturing. To prevent core crush additional processes are needed such as core stabilization and prepreg material tie-down and this is the cause of increasing cost. Recent study shows that high friction prepreg prevent core crush without additional process. This paper presents the analysis of high frictional material which attracts lots of interests through physical property, mechanical property and microscopic morphology and the cause of friction.
본 연구에서는 샌드위치 패널 구성 요소인 면재와 심재를 변화시켜 4종류의 샌드위치 패널을 제작하였다. 그리고 제작된 샌드위치 패널의 기계적 특성과 철도차량 개발시 중요한 요인으로 작용하는 음향투과 특성 그리고 화재에서의 안정성을 확인하기 위하여 난연특성 실험을 통하여 샌드위치 패널의 특성을 검토하고자 하였다. 샌드위치 패널의 기계적 특성은 알루미늄 면재 + 알루미늄 하니컴 심재로 구성된 샌드위치 패널이 면방향 인장강도와 변방향 압축강도 특성에서 우수하며 알루미늄 면재 + 노멕스 하니컴 심재로 구성된 샌드위치 패널은 면방향 압축강도와 굽힘 강도가 우수한 것으로 확인되었다. 알루미늄 면재 + PMI 포옴 심재로 구성된 샌드위치 패널은 심재의 전단강도 및 면재의 굽힙강도가 우수하였다. 난연성 시험에서는 phenol 수지 면재와 2종의 외국 면재는 모든 시험 결과에서 유사한 견과를 확인하였다.
Autoclave curing using the vacuum bagging method is widely used for the manufacture of advanced composite prepreg airframe structures. Due to increasing use of advanced composites, specific techniques have been developed to repair damaged composite structures. In order to repair the damaged part, it is required that the damaged areas be removed, such as skin and/or honeycomb core, by utilizing the proper method and then repairing the area by laying up prepreg (and core) then curing under vacuum using the vacuum bagging materials. It shall be cured either in an oven or autoclave per the original specification requirements. Delamination can be observed in the sound areas during and/or after a couple times exposure to the elevated curing temperature due to the repeated repair condition. This study was conducted for checking the degree of degradation of properties of the cured parts and delamination between skin prepreg and honeycomb core. Specimens with glass honeycomb sandwich construction and glass/epoxy prepreg were prepared. The specimens were cured 1 to 5 times at $260^{circ}F$ in an autoclave and each additionally exposed 50, 100 and 150 hours in the $260^{circ}F$ oven. Each specimen was tested for tensile strength, compressive strength, flatwise tensile strength and interlaminar shear strength. To monitor the characteristics of the resin itself, the cured resin was tested using DMA and DSC. As a results, the decrease of Tg value were observed in the specific specimen which is exposed over 50 hrs at $260^{circ}F$. This means the change or degradative of resin properties is also related to the decrease of flatwise tensile properties. Accordingly, minimal exposure on the curing temperature is recommended for parts in order to prevent the delation and maintain the better condition.
This paper describes the results of experiments and numerical simulation studies on the impact and indentation damage created by low-velocity impact subjected onto honeycomb sandwich panels for application to the BIMODAL tram. The test panels were subjected to low-velocity impact loading using an instrumented testing machine at six energy levels. Contact force histories as a function of time were evaluated and compared. The extent of the damage and depth of the permanent indentation was measured quantitatively using a 3-dimensional scanner. An explicit finite element analysis based on LS-DYNA3D was focused on the introduction of a material damage model and numerical simulation of low-velocity impact responses on honeycomb sandwich panels. Extensive material testing was conducted to determine the input parameters for the metallic and composite face-sheet materials and the effective equivalent damage model for the orthotropic honeycomb core material. Good agreement was obtained between numerical and experimental results; in particular, the numerical simulation was able to predict impact damage area and the depth of indentation of honeycomb sandwich composite panels created by the impact loading.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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