Stress distribution investigation at the tapered sandwich endings

One of the typical sandwich ending is tapered transition to a solid laminate, which causes significant stress distribution changes. The reviewed articles show that tapered area causes increase in the shear stress in the core, increase of the axial forces in the facesheets and local bending at the fork point, at points of the tapering angle change, and at ply drop positions. Most of the studies gave attention to the endings without reinforcing. During Erasmus+ internship at KTH 2D model of the tapered ending with reinforcing plies, various geometry and resin filler in the core tip was investigated to see the influence on the stress distribution. It was found that tension load case is not as critical as bending load case. Increasing of the solid laminate thickness, adding plies and inserting a short resin or adhesive filler into the core tip area lead to significant stress reduction, whereas in the transition point, from tapering to constant thickness sandwich, increasing radius is more efficient than reinforcing plies in regard to reduce stress concentration.

Jednym z typowych rodzajów zakończeń struktury przekładkowej jest stożkowe (klinowe) przejście do laminatu, które w istotny sposób wpływa na zmianę rozkładu naprężeń. Na podstawie literatury stwierdzono, że powierzchnia klinowa powoduje: wzrost naprężeń ścinających w rdzeniu, sił osiowych w pokryciach, lokalne zginanie w obszarze zamknięcia laminatu, w miejscach zmiany kąta klina oraz w obszarach wygubiania warstw. Największą uwagę poświęcono zakończeniom bez dodatkowych wzmocnień. Podczas projektu realizowanego w ramach programu ERASMUS+, dotyczącego modelu dwuwymiarowego uwzględniającego zakończenie klinowe przeanalizowano wpływ kształtu struktury oraz rodzaju zastosowanego wypełniacza na rozkład naprężeń. Wykazano, że w przypadku obciążenia rozciągającego nie jest ono tak krytyczne jak obciążenie zginające. Zwiększając grubość laminatu, dodając warstwy oraz wprowadzając wypełniacz żywiczy lub klejowy w obszarze szczytu rdzenia prowadzi do redukcji naprężeń, natomiast w punkcie przejścia z powierzchni klinowej do stałej grubości rdzenia wzrost promienia jest bardziej efektywny aniżeli wzmocnienie dodatkowymi warstwami w odniesieniu do redukcji koncentracji naprężeń.