Recently, the ultra light metal structure with periodic and three dimensional truss elements takes attention because of its multi-functionality and substantial heat resistance. However, the complicated fabrication process leading to high cost has been a major obstacle to wide applications. In this paper, a new idea to construct an ultra light structure with periodic, three dimensional truss using metal wires is presented. To prove the practical validity, a Kagome-like structure was fabricated from stamped wires and punched face sheets. It was assembled by soldering. Through three-point bending and compression tests, the strength was evaluated and compared with the theory.
Inner structured and bonded panel, or ISB Panel, as a kind of sandwich type panel, has metallic inner structures which have low relative density, because of their dimensional shape of metal between a pare of metal skin sheets or face sheets. In this work, ISB panels and inner structures formed as repeated pyramidal shapes are introduced. Pyramidal structures are formed easily with expanded metal sheet by the crimping process. Three kinds of pyramidal structures are made and used to fabricate test specimen. Through the multi-point electrical resistance welding, inner structures are bonded with skin sheet. 3-point bending tests are carried out to measure the bending stiffness of ISB panel and experimental results are discussed.
Many studies have been focused on how to manufacture ultra light metal structures and optimize them. In this study, we introduced a new idea to make sandwich panels with quasi-Kagome truss cores. First, metal sheets with a peculiar pattern of slits were expanded to be meshes, they are crimped into a triangular wave pattern, and then one third of struts were bent reversely to be quasi-Kagome trusses. Finally, two face sheets were bonded on the upper and the lower sides. The bending strength was estimated through elementary mechanics for the sandwich specimens with two kinds of face sheet the results of estimation were compared with the those of finite element analyses and experiments.
Inner structured and bonded panel, or ISB Panel, as a kind of sandwich type panel, has metallic inner structures which have low relative density, because of their dimensional shape of metal between a pare of metal skin sheets or face sheets. In this work, ISB panels and inner structures formed as repeated pyramidal shapes are introduced. Pyramidal structures are formed easily with expanded metal sheet by the crimping process. Three kinds of pyramidal structures are made and used to fabricate test specimen. Through the multi-point electrical resistance welding, inner structures are bonded with skin sheet. 3-point bending tests are carried out to measure the bending stiffness of ISB panel and experimental results are discussed.
Ultra light metal structures have been studied for several years because of their superior specific stiffness, strength and potential of multi functions. Many studies have been focused on how to manufacture ultra light metal structures and optimize them. In this study, we introduced a new idea to make sandwich panels having octet truss cores. Wires bent in a shape of triangular wave were assembled to construct an Octet truss core and it was bonded with two face sheets to be a sandwich panel. The bending & compressive strength and stiffness were estimated through elementary mechanics for the sandwich specimens with two kinds of face sheets and the results were compared with the ones measured by experiments. Some aspects of assembling and mechanical behavior were discussed compared with Kagome core fabricated from wire, which had been introduced in the authors' previous work.
The inner-structure bonded(ISB) sheet metal is defined as a composite sheet metal which has middle layer of truss-structure between two skin sheets. The characteristics such as ultra-light weight, high rigidity, high strength, etc are required especially for automobile parts. The characteristic of ISB sheet metal depends on inner-structure pattern or method of bonding. Pyramid type of crimped expanded metal is used for inner-structure and both of resistance welding and adhesive bonding are applied to make a specimen. As a result of compression test, it is appeared that forming limit is 10% reduction in thickness under a load of 8kgf per unit element(one inner-structure). In case of uniaxial tensile test the non-uniform surface integrity rather than the buckling of inner-structure happened at a load of 450kgf, which indicates elongation of 7.2% and thickness reduction of 13%. The eye-inspection method was applied to examine the defects occurring on the specimen during stretch forming. In case of biaxial stretch forming only the non-uniform deformation on the surface of a skin sheet could be observed. The forming limit in stretching of ISB sheet metal with the hemi-spherical punch of 150mm in diameter was 3mm in forming depth and 5% reduction in thickness.
와이어직조 카고메(WBK)는 나선형으로 성형된 와이어를 6 방향에서 조립하여 제작된다. 지금까지의 WBK 는 수작업으로 조립되어 왔지만, 산업적 적용을 위해서는 조립공정의 자동화가 필수적이다. 또한, 유연한 와이어로 WBK를 제작할 경우 기하학적 형상을 유지할 수 없으므로 직조기와 같은 자동화 기계의 개발이 절실하다. 이번 연구에서는, 유연한 와이어를 이용하여 WBK 를 제작하는 직조기를 설계 및 제작하였다. 이 직조기는 상부 플레이트의 회전운동과 와이어를 삽입하는 장치의 병진운동으로 작동 된다. 그리고 이미 삽입된 와이어 간의 간섭을 방지하기 위한 빗살장치는 다층의 카고메망 사이에 위치된다. 또한 이 직조기는 나선형 와이어와 직선형 와이어로 구성된 semi-WBK 의 제작에도 이용될 수 있다.
First, the effect of the geometry such as the curved shape of the struts composing the truss structure of WBK is elaborated. Then, analytic solutions for the material properties of WBK and the maximum loads of a WBK-cored sandwich panel under bending are derived. A design optimization with the face sheet thickness and the core height selected as the design variables is presented for given slenderness ratios of the WBK core. Unless the face sheet thickness is limited, the optimal design to give the maximum load per weight is always found at a confluence of three failure modes, namely, face sheet yielding, indentation plastic, and core shear modeB plastic.
Wire-woven Bulk Kagome (WBK) is a new truss type cellular metal fabricated by systematic assembling of helical wires in six directions. In this work, the experiments of mechanical behaviors of WBK cored sandwich panels subjected to bending load were performed and the results were compared with those by the corresponding analytic solutions. And also, finite element simulations were performed to validate the optimal design according to the analytic solutions. It is found the sandwich panel with WBK core performed excellently in terms of energy absorption and deformation stability after the peak point as well as the load capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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