بررسي عددي و تجربي ساختار درون‌روي اصلاح‌شده‌ي چاپ‌شده توسط پرينتر سه‌بعدي همراه با فوم تحت بارگذاري شبه‌استاتيكي به‌منظور افزايش جذب انرژي ويژه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

بشر همواره در پي استفاده بهينه از مواد پيرامون خود بوده و با الهام از طبيعت به طراحي و ساخت سازه‌هاي مشبك پرداخته است. اين سازه‌ها به‌دليل وزن پايين، استحكام فشاري و سفتي بالا، كاربرد گسترده‌اي در حوزه جذب انرژي دارند. در ميان اين سازه‌ها، سازه‌هاي آگزتيك به‌عنوان زيرمجموعه‌اي از فرامواد ، به‌دليل ضريب پواسون منفي و هندسه ويژه خود جايگاه خاصي يافته‌اند. در اين مطالعه، يك مدل درون‌روي اصلاح‌شده با اشكال هندسي مختلف شامل مربع، دايره و بيضي طراحي و ساخته شد. همچنين نسخه‌هاي پرشده با فوم از اين مدل‌ها با استفاده از پرينتر سه‌بعدي و روش ساخت افزايشي توليد و تحت آزمون‌هاي فشاري قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه پركردن سازه‌ها با فوم به‌طور قابل توجهي عملكرد جذب انرژي ويژه و مقاومت در برابر كمانش را بهبود مي‌دهد. در اين ميان، مدل اصلاح‌شده با هندسه بيضي در آزمون تجربي با جرم 10312/0 كيلوگرم بيشينه جذب انرژي ويژه معادل J/kg 54/273 و در شبيه‌سازي عددي با جرم 11/0 كيلوگرم مقدار J/kg 66/294 را نشان داد؛ به‌طوري‌كه مدل عددي حدود 72/7% بيشتر از نتايج تجربي انرژي جذب ويژه را پيش‌بيني كرد. همچنين نسخه بيضي پرشده با فوم در آزمايش با جرم 12066/0 كيلوگرم بيشينه جذب انرژي ويژه برابر با J/kg 23/406 و در تحليل عددي با جرم 126/0 كيلوگرم و مقدار بيشينه جذب انرژي ويژه J/kg93/377 به‌دست آمد كه بيانگر اختلاف 97/6% كمتر در مدل عددي نسبت به آزمايش است. اين اختلافات نسبي كم حاكي از دقت قابل قبول مدل‌سازي عددي در پيش‌بيني رفتار مكانيكي سازه‌هاي آگزتيك است. در مقابل، مدل‌هاي اصلاح‌شده با هندسه مربع و دايره عملكرد ضعيف‌تري نسبت به بيضي داشتند. در اين پژوهش، يك سازه آگزتيك درون‌روي اصلاح‌شده با هندسه‌ي بيضي و نسخه‌ي پرشده با فوم ارائه شده‌است كه در مقايسه با ساير مدل‌ها، عملكرد برتري در جذب انرژي ويژه و پايداري مكانيكي نشان مي‌دهد. يافته‌هاي اين تحقيق مي‌تواند به توسعه فرامواد و بهينه‌سازي ساختارهاي مشبك براي كاربردهاي نوين در حوزه جذب انرژي منجر شود.

235880

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان