Sandwich elements have high flexural rigidity and high strength per density. They also have excellent anti-vibration and anti-noise characteristics. Therefore, they are used for structures of airplanes and high speed ships that must be light, as well as strong. In this paper, the Reissner-Mindlin's plate theory is studied from a Hamilton's principle point of view. This theory is modified to include the influence of shear deformation and rotary inertia, and the equation of motion is derived using energy relationships. The theory is applied to a rectangular sandwich model which has isotropic, asymmetrical faces and an isotropic core. Investigations are conducted for five different plate thicknesses. These plates are identical to the sandwich plates currently used in various structural elements of surface effect ships (SES). The boundary conditions are set to simple supports and fixed supports. The elastic and shear moduli are obtained from the four-point bending tests on the sandwich beams.
A new-styrofoam-concrete composite sandwich slab with function of heat insulation is designed. Four full-scale simply supported composite sandwich slabs with different shear connectors are tested. Parameters under study are the thickness of the concrete, the height of profiled steel sheeting, the influence of shear connectors including the steel bars and self-drilling screws. Experimental results showing that four specimens mainly failed in bending failure mode; the shear connectors can limit the longitudinal slippery between the steel profiled sheeting and the concrete effectively and thus guarantee the good composite action and cooperative behavior of two materials. The ultimate sagging bending resistance can be determined based on plastic theory. This new composite sandwich slab has high sagging bending resistance and good ductility. Additionally, these test results help the design and application of this new type of composite sandwich slab.
The axisymmetric dynamic instability of polar orthotropic sandwich annular plate combined with electrorheological (ER) fluid core layer and constraining layer are studied in this paper. And, the ER core layer and constraining layer are used to improve the stability of the annular plate system. The boundaries of instability regions for the polar orthotropic sandwich annular plate system are obtained by discrete layer annular finite element and the harmonic balance method. The rheological property of an electrorheological material, such as viscosity, plasticity, and elasticity can be controlled by applying different electric field strength. Thus, the damping characteristics of the sandwich system are more effective when the electric field is applied on the sandwich structure. Additionally, variations of the instability regions for the polar orthotropic sandwich annular plate with different applying electric field strength, thickness of ER layer and some designed parameters are investigated and discussed in this study.
The parametric resonance problems of axisymmetric sandwich annular plate with an electrorheological (ER) fluid core and constraining layer are investigated. The annular plate is covered an electrorheological fluid core layer and a constraining layer to improve the stability of the system. The discrete layer annular finite element and the harmonic balance method are adopted to calculate the boundary of instability regions for the sandwich annular plate system. Besides, the rheological property of an electrorheological material, such as viscosity, plasticity, and elasticity can be changed when applying an electric field. When the electric field is applied on the sandwich structure, the damping of the sandwich system is more effective. Thus, variations of the instability regions for the sandwich annular plate with different applying electric fields, thickness of ER layer, and some designed parameters are presented and discussed in this study. The ER fluid core is found to have a significant effect on the location of the boundaries of the instability regions.
Present paper deals with the temperature-dependent buckling analysis of sandwich nanocomposite plates resting on elastic medium subjected to magnetic field. The lamina layers are reinforced with carbon nanotubes (CNTs) as uniform and functionally graded (FG). The elastic medium is considered as orthotropic Pasternak foundation with considering the effects of thermal loading on the spring and shear constants of medium. Mixture rule is utilized for obtaining the effective material properties of each layer. Adopting the Reddy shear deformation plate theory, the governing equations are derived based on energy method and Hamilton's principle. The buckling load of the structure is calculated with the Navier's method for the simply supported sandwich nanocomposite plates. Parametric study is conducted on the combined effects of the volume percent and distribution types of the CNTs, temperature change, elastic medium, magnetic field and geometrical parameters of the plates on the buckling load of the sandwich structure. The results show that FGX distribution of the CNTs leads to higher stiffness and consequently higher buckling load. In addition, considering the magnetic field increases the buckling load of the sandwich nanocomposite plate.
The vibration characteristic analysis of sandwich cylindrical shells subjected with magnetorheological (MR) elastomer and constraining layer are considered in this study. And, the discrete finite element method is adopted to calculate the vibration and damping characteristics of the sandwich cylindrical shell system. The effects of thickness of the MR elastomer, constraining layer, applied magnetic fields on the vibration characteristics of the sandwich shell system are also studied in this paper. Additionally, the rheological properties of the MR elastomer can be changed by applying various magnetic fields and the properties of the MR elastomer are described by complex quantities. The natural frequencies and modal loss factor of the sandwich cylindrical shells are calculated for many designed parameters. The core layer of MR elastomer is found to have significant effects on the damping behavior of the sandwich cylindrical shells.
Broad writing on the examination of sandwich structures mirrors the significance of incorporating thermal loadings during their investigation stage. In the current work, an endeavor has been made to concentrate on sandwich FGM beams' bending behaving under thermal loadings utilizing shear deformation theory. Temperature-dependent material properties are used during the analysis. The formulation includes the transverse displacement field, which helps better predict the behavior of thick FGM beams. Three-different thermal profiles across the thickness of the beam are assumed during the analysis. The study has been carried out on both symmetric and unsymmetric sandwich FGM beams. It has been observed that the bending behavior of sandwich FGM beams is impacted by the temperature profile to which it is subjected. Power-law exponent and thickness of core also affect the behavior of the beam.
Layla M. Nassir;Mouayed H.Z. Al-Toki;Nadhim M. Faleh;Hussein Alwan Khudhair;Mamoon A.A. Al-Jaafari;Raad M. Fenjan
Steel and Composite Structures
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v.51
no.1
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pp.1-8
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2024
Transient dynamic behavior of a sandwich beam under thermal and impulsive loads has been researched in the context of higher-order beam theory. The impulse load of blast type has been enforced on the top exponent of the sandwich beam while it is in a thermal environment. The core of the sandwich beam is cellular with auxetic rectangular pattern, whereas the layers have been built with the incorporation of graphene oxide powder (GOP) and are micromechanically introduced through Halpin-Tsai formulization. Governing equations for the sandwich beam have been solved through inverse Laplace transform style for obtaining the dynamical deflections. The connection of beam deflections on temperature variability, GOP quantity, pulse load situation and core relative density has been surveyed in detail.
Park, Ki-Yeon;Lee, Sang-Eui;Kim, Chun-Gon;Lee, In;Han, Jae-Hung
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.32
no.6
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pp.64-71
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2004
The object of this study is to design the Radar Absorbing Structures (RAS) having sandwich structures in the X-band ($8.2{\sim}12.4GHz$) frequencies. Glass fabric/epoxy composites containing conductive carbon blacks and carbon fabric/epoxy composites were used for the face sheets. Polyurethane(PU) foams containing multi-walled carbon nanotube (MWNT) were used for the core. Their permittivities in the X-band were measured using the transmission line technique. The reflection loss characteristics for multi-layered sandwich structures were calculated using the theory of transmission and reflection in a multi-layered medium. Three kinds of specimens were fabricated and their reflection losses in the X-band were measured using the free space technique. Experimental results were in good agreements with simulated ones in 10dB absorbing bandwidth.
D'Alessandro, Vincenzo;Petrone, Giuseppe;De Rosa, Sergio;Franco, Francesco
Smart Structures and Systems
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v.13
no.4
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pp.615-636
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2014
Aluminium Foam Sandwich (AFS) panels are becoming always more attractive in transportation applications thanks to the excellent combination of mechanical properties, high strength and stiffness, with functional ones, thermo-acoustic isolation and vibration damping. These properties strongly depend on the density of the foam, the morphology of the pores, the type (open or closed cells) and the size of the gas bubbles enclosed in the solid material. In this paper, the vibrational performances of two classes of sandwich panels with an Alulight(R) foam core are studied. Experimental tests, in terms of frequency response function and modal analysis, are performed in order to investigate the effect of different percentage of porosity in the foam, as well as the effect of the random distribution of the gas bubbles. Experimental results are used as a reference for developing numerical models using finite element approach. Firstly, a sensitivity analysis is performed in order to obtain a limit-but-bounded dynamic response, modelling the foam core as a homogeneous one. The experimental-numerical correlation is evaluated in terms of natural frequencies and mode shapes. Afterwards, an update of the previous numerical model is presented, in which the core is not longer modelled as homogeneous. Mass and stiffness are randomly distributed in the core volume, exploring the space of the eigenvectors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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