بررسي تاثير عيوب هندسي ناشي از ساخت بر پاسخ مكانيكي سازه هاي فلزي TPMS از طريق تحليل كمانش غيرخطي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

ساختارهاي تي پي ام اس (TPMS) با توجه به ويژگي‌هاي مفيد و كاربردي خود در بسياري از زمينه‌ها، مانند مهندسي بافت و غيره اخيراً توجه بسياري از پژوهشگران را به خود جلب كرده‌اند. روش‌هاي ساخت اين ساختارها مملو از عيوب است كه يكپارچگي ساختاري آن‌ها را به خطر مي‌اندازد و باعث كاهش استحكام ساختار مي‌شود. در حالت كلي به عيوب حاصل شده از فرآيند ساخت، نقص هندسي گفته مي‌شود. هدف از انجام اين پژوهش بررسي و معرفي عيوب هندسي ناشي از ساخت بر پاسخ مكانيكي سازه‌هاي تي پي ام اس از طريق تحليل كمانش غير خطي مي‌باشد. براي اين منظور از يك تحليل كمانش خطي اوليه استفاده شده است تا اثر عيوب هندسي را در يك تحليل غيرخطي پس كمانشي بگنجاند. نتايج مدل محاسباتي با نتايج آزمايش‌هاي انجام شده توسط يكي از مراجع همين پژوهش مقايسه و تاييد شده است. ساختار مدل آزمايشگاهي ذكرشده از نوع تي‌پي‌ام‌اس الماسي و با ماده سراميكي آلومينا است كه در سه ضخامت 2/0-3/0- 15/0 توليد و با اعمال جابجايي در خلاف جهت محور z به استخراج پاسخ‌هاي مكانيكي پرداخته شده است. در اين پژوهش از نرم‌افزار راينو براي توليد ساختارهاي تي‌پي‌ام‌اس نوع الماسي بهره گرفته شده است. اين ساختار شامل سلول‌هاي واحد تكرار شونده در سه جهت با اندازه سلول 4 ميليمتر و اندازه كل نمونه 16×16×16 ميلي‌متر است. در ادامه براي شبيه‌سازي فرايند استخراج پاسخ‌هاي مكانيكي از نرم‌افزار آباكوس استفاده شد به اين صورت كه ابتدا با استفاده از حلگر دايناميك ايمپليسيت نمونه‌ي طراحي شده‌ي بدون نقص مورد تحليل قرار گرفت. مشاهده شد كه پاسخ‌هاي به دست آمده از اين تحليل اختلاف زيادي با نمونه آزمايشگاهي دارند كه اين اختلاف به دليل عيوب هندسي موجود در ساختار است. در ادامه با استفاده از مودهاي كمانش به دست آمده از تحليل كمانش خطي و اعمال ضريب ثابتي از جابجايي‌هاي مود‌هاي كمانش به ساختار طراحي شده اوليه، پاسخ‌هاي شبيه‌سازي و تست‌هاي آزمايشگاهي همگرا شده اند. در اين مرحله از دو پارامتر F و N كه به ترتيب ضريب نقص و تعداد مودهاي كمانش مي‌باشند استفاده شده است. نتايج بدست آمده از مدل ايده‌آل از حالت واقعي مقدار بيشتري داشته‌اند. با توجه به نتايج مي‌توان بيان كرد كه عيب‌ها و نواقص هندسي موجود در تست تجربي انجام شده باعث كاهش استحكام سازه شده است و نتايج تست تجربي كمتر از حالت ايده‌آل مي‌باشند. مقدار پارامتر F انتخابي بايد به گونه‌اي باشد كه بعد از رسيدن به حالت دقيق، با افزايش تعداد مودهاي كمانش تاثير زيادي در استحكام سازه نداشته باشد به همين منظور مي‌توان گفت كه عدد انتخاب شده براي F بايد در حدود رزولوشن دستگاه باشد.

226623

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان