Modelowanie własności mechanicznych lekkich struktur wielowarstwowych

Ważnym wymaganiem stawianym nowoczesnym środkom transportu, w tym także kolejowym, jest zwiększanie możliwości przewozowych poprzez między innymi obniżanie masy własnej pojazdów. Jednym ze sposobów jest stosowanie w konstrukcjach nośnych pojazdów, lekkich a jednocześnie wysokowytrzymałych struktur na przykład wielowarstwowych. Podstawę ich budowy stanowią gładkie warstwy zewnętrzne przedzielone rdzeniem o różnorodnej budowie. W pracy opisano wybrane przykłady takich rozwiązań, przy czym szczególną uwagę zwrócono na aluminiowe konstrukcje trójwarstwowe. Ocena możliwości zastosowania takich konstrukcji musi być poprzedzona określeniem podstawowych własności mechanicznych. Niezbędne analizy przeprowadzono metodą elementów skończonych. Wyniki analiz w postaci zależności wartości ugięcia od obciążenia zaprezentowano w sposób graficzny. Weryfikację rezultatów obliczeń MES przeprowadzono porównując z wynikami badań doświadczalnych. Praca powstała w ramach realizacji projektu rozwojowego Nr 10 0047 06 pt.: "Konstrukcja pojazdu szynowego z zastosowaniem najnowszych lekkich materiałów o wysokich parametrach wytrzymałościowych i o minimalnym oddziaływaniu na środowisko naturalne ".

Sandwich structures are widely used in many branches of industries. These structures are composed of smooth and strong outer faces separated by the core made of metal foam, honeycomb or corrugated sheet. In this paper, examples of the lightweight and simultaneously high strength aluminum sandwich constructions are described. For the determination of mechanical properties, a finite element model for beams with sandwich structures is formulated. The necessary static analyses are carried out. The relationship between the applied moment and deflection in bending is considered. Moreover, laboratory tests for sandwich structures are carried out. The comparison of the results obtained in the numerical (FEM) and experimental analyses is shown in graphs and figures. This article was madę within the research project No 10 0047 06 financed by Ministry of Science and Higher Education.