ساخت و مطالعه عددي و تجربي رفتار فشاري سازه‌هاي تركيبي مشبك كامپوزيتي بريدشده با ظرفيت جذب انرژي بالاتر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

مواد كامپوزيتي به دليل وزن سبك و خواص مكانيكي برتر در صنايع مختلف از جمله هوافضا، خودروسازي و مهندسي عمران به‌طور گسترده استفاده مي‌شوند. طراحي اين مواد به‌صورت ساختارهاي مشبك، به‌ويژه با خواصي نظير ضريب پواسون منفي، قابليت‌هاي مكانيكي منحصربه‌فردي ايجاد مي‌كند. در اين پژوهش، ساختارهاي مشبك آگزتيك با استفاده از ورق‌هاي فلزي گسترش‌يافته و كامپوزيت‌هاي بريد‌شده توليد شدند. فرآيند توليد شامل ساخت تك‌نمونه‌هايي از اين مواد، تقويت لبه‌هاي آن‌ها با چسب و در نهايت اتصال اين نمونه‌ها با نخ براي ايجاد ساختار نهايي بود. همچنين، به‌منظور بهبود مقاومت به كمانش موضعي و افزايش قابليت جذب انرژي، از فوم به‌عنوان ماده تكميلي در اين سازه‌ها استفاده شد. براي ارزيابي عملكرد مكانيكي اين ساختارها، آزمايش‌هاي فشاري شبه‌استاتيكي انجام و ويژگي‌هايي نظير جذب انرژي، جذب انرژي ويژه، نيروي ميانگين و بازده نيروي ميانگين بررسي گرديد. علاوه بر آن، شبيه‌سازي‌هاي عددي با استفاده از نرم‌افزار آباكوس انجام شد كه در آن از المان پوسته و مدل آسيب هاشين براي نمونه‌هاي كامپوزيتي و رفتار الاستيك-پلاستيك براي نمونه‌هاي فلزي استفاده شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه تركيب ساختارهاي آگزتيك و كامپوزيتي مي‌تواند به بهبود عملكرد مكانيكي منجر شود. افزودن فوم به ساختارهاي مشبك تأثير قابل‌توجهي در افزايش جذب انرژي و كاهش كمانش موضعي داشت، به‌ويژه در نمونه‌هاي كامپوزيتي كه عملكرد آن‌ها در جذب انرژي تا سه برابر بهبود يافت. با اين حال، استفاده از فوم منجر به افزايش وزن سازه شد كه كاهش جزئي در انرژي جذب شده ويژه را به همراه داشت. تقويت سازه‌ها با چسب نيز توانست در برخي مراحل بارگذاري نيروي بيشينه را افزايش دهد. شبيه‌سازي‌هاي عددي نيز مطابقت خوبي با داده‌هاي تجربي نشان داده و كارايي مدل اجزاي محدود در پيش‌بيني رفتار نيرو-تغييرمكان و ويژگي‌هاي جذب انرژي را تأييد كردند. اين پژوهش با ارائه داده‌هاي تجربي و عددي جامع، نشان‌دهنده امكان طراحي و توليد سازه‌هاي سبك، مقاوم و با قابليت جذب انرژي بالا براي كاربردهاي پيشرفته صنعتي است.

233362

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان