Study of buckling behaviour of compression loaded composite sandwich panels

An experimental approach for the study of structural stability of flat sandwich panels is of fundamental importance and it must go hand in hand with the corresponding theoretical study. This is essential, in order to verify the predicted behavior, to validate the calculations and also to highlight phenomena that are neglected, by necessity, in simplified models. Within this master thesis, two different experimental configurations are designed for testing sandwich panels under an in-plane compression load. The goal of this work is to implement simply supported boundary conditions on the vertical, unloaded edges, and clamped conditions on the loaded edges. First, a study of different experimental solutions applied in previous years, for the same boundary conditions, is conducted. The results obtained in the past by experimenters represent the basic element to be taken into consideration for the development of an effective new configuration. Afterwards, using a finite element method, the buckling behavior, i.e. the buckling shape and the buckling load, is investigated. From the results obtained, two different configurations are developed: one using cylindrical rider elements attached to the vertical, unloaded edges of the panel and a second one employing numerous small cylinders, piled on each other, inside a channel milled on a vertical guide beam. Finally, the two configurations are manufactured and the experimental tests are performed. The results obtained are confronted with the numerical ones and verified using a procedure described inside the Military Handbook 23A. The two configurations proved to be satisfactory as far as the experimental implementation of simply supported conditions is concerned. The buckling load and the buckling shape are in good agreement the numerical and analytical results

Un approccio sperimentale per lo studio della stabilità strutturale di pannelli piani sandwich è molto importante e deve quindi procedere di pari passo con il corrispettivo studio teorico. Questo risulta essere fondamentale allo scopo di verificare il comportamento previsto, per validare i calcoli eseguiti e per evidenziare fenomeni che, utilizzando dei modelli semplificati, vengono normalmente trascurati. All'interno di questa tesi di laurea magistrale, sono state progettate e ideate due diverse configurazioni sperimentali, con lo scopo di valutare sperimentalmente il comportamento di pannelli sandwich sottoposti ad un carico di compressione nel piano. L'obiettivo di questo lavoro è di realizzare sperimentalmente in modo efficace, una condizione di semplice appoggio ai lati verticali, non caricati del pannello, e di condizioni bloccate per i lati caricati. In primo luogo, si è condotto uno studio di diverse soluzioni sperimentali storiche, applicate nel corso degli anni per le medesime condizioni al contorno. I risultati ottenuti in passato dai ricercatori rappresentano un buon punto di partenza da cui si è iniziato lo sviluppo di una nuova configurazione. Dopo di ciò, si è simulato, utilizzando il metodo degli elementi finiti, il comportamento di buckling del pannello, ovvero il carico critico e la forma relativa assunta dal pannello. Dai risultati ottenuti si sono sviluppate due diverse configurazioni sperimentali: una utilizzando degli opportuni elementi cilindrici fissati ai lati verticali, non caricati del pannello; e una seconda configurazione costituita da numerosi piccoli cilindri, accatastati gli uni sugli altri, all'interno di un canale lavorato all'interno di una guida verticale. Infine, i componenti delle due configurazioni sono stati prodotti, assemblati e successivamente si sono eseguite le relative prove sperimentali. I risultati ottenuti vengono confrontati con quelli numerici e verificati utilizzando una procedura descritta all'interno del Military Handbook 23A. Le due configurazioni sono risultate molto soddisfacenti per quanto riguarda la realizzazione sperimentale di condizioni di semplice appoggio. Il carico critico e la forma di buckling ottenuti sono infatti in buon accordo con i risultati numerici e analitici.