Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com. Anjeun nganggo versi browser kalayan dukungan CSS kawates. Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami nunjukkeun situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Struktur panel sandwich loba dipaké dina loba industri alatan sipat mékanis tinggi maranéhanana. Interlayer tina struktur ieu mangrupikeun faktor anu penting dina ngadalikeun sareng ningkatkeun sipat mékanisna dina sababaraha kaayaan beban. Struktur kisi kerung mangrupikeun calon anu luar biasa pikeun dianggo salaku interlayer dina struktur sandwich sapertos sababaraha alesan, nyaéta pikeun nyaluyukeun élastisitasna (contona, rasio Poisson sareng nilai kaku elastis) sareng ductility (contona, élastisitas tinggi) pikeun kesederhanaan. Sipat rasio kakuatan-ka-beurat kahontal ku ngan nyaluyukeun unsur géométri anu ngawangun sél unit. Di dieu, urang nalungtik respon flexural tina 3-lapisan panel sandwich inti kerung ngagunakeun analitik (ie, téori zigzag), komputasi (ie, unsur terhingga) jeung tés eksperimen. Urang ogé nganalisis pangaruh rupa-rupa parameter geometri tina struktur kisi kerung (misalna sudut, ketebalan, panjang sél Unit pikeun rasio jangkungna) dina kabiasaan mékanis sakabéh struktur sandwich. Kami geus kapanggih yén struktur inti jeung paripolah auxetic (ie ratio négatip Poisson urang) némbongkeun kakuatan flexural luhur sarta minimal kaluar-of-pesawat stress geser dibandingkeun gratings konvensional. Papanggihan urang tiasa muka jalan pikeun ngembangkeun struktur multilayer rékayasa canggih sareng kisi-kisi inti arsitéktur pikeun aplikasi aerospace sareng biomedis.
Kusabab kakuatan anu luhur sareng beuratna rendah, struktur sandwich seueur dianggo dina seueur industri, kalebet desain alat mékanis sareng olahraga, laut, aeroangkasa, sareng rékayasa biomedis. Struktur kisi kerung mangrupikeun salah sahiji calon poténsial anu dianggap salaku lapisan inti dina struktur komposit sapertos kitu kusabab kapasitas nyerep énergi anu unggul sareng sipat rasio kakuatan-ka-beurat anu luhur1,2,3. Baheula, usaha hébat geus dilakukeun pikeun ngarancang struktur sandwich lightweight kalawan kisi kerung jang meberkeun ngaronjatkeun sipat mékanis. Conto desain sapertos kalebet beban tekanan tinggi dina lambung kapal sareng nyerep kejut dina mobil4,5. Alesan kunaon struktur kisi kerung populer pisan, unik sareng cocog pikeun konstruksi panel sandwich nyaéta kamampuan pikeun nyaluyukeun sipat elastomekanisna sacara mandiri (misalna kaku elastis sareng perbandingan Poisson). Salah sahiji sipat anu pikaresepeun nyaéta paripolah auxetic (atanapi rasio Poisson négatip), anu nujul kana ékspansi gurat tina struktur kisi nalika manjang sacara longitudinal. Paripolah anu teu biasa ieu aya hubunganana sareng desain mikrostruktur sél dasar konstituénna7,8,9.
Kusabab panalungtikan awal Lakes kana produksi busa auxetic, usaha anu signifikan parantos dilakukeun pikeun ngembangkeun struktur porous kalayan rasio Poisson négatip10,11. Sababaraha géométri geus diajukeun pikeun ngahontal tujuan ieu, kayaning sél unit puteran kiral, semi-kaku, jeung kaku,12 nu sakabéhna némbongkeun paripolah auxetic. Munculna téknologi manufaktur aditif (AM, ogé katelah percetakan 3D) ogé parantos ngagampangkeun palaksanaan struktur auxetic 2D atanapi 3D ieu13.
Paripolah auxetic nyadiakeun sipat mékanis unik. Salaku conto, Lakes sareng Elms14 parantos nunjukkeun yén busa auxetic gaduh kakuatan ngahasilkeun anu langkung luhur, kapasitas nyerep énergi dampak anu langkung luhur, sareng kaku anu langkung handap tibatan busa konvensional. Ngeunaan sipat mékanis dinamis busa auxetic, aranjeunna nunjukkeun résistansi anu langkung luhur dina beban pegatna dinamis sareng elongasi anu langkung luhur dina tegangan murni15. Sajaba ti éta, pamakéan serat auxetic salaku bahan reinforcing di composites bakal ngaronjatkeun sipat mékanis maranéhna16 sarta lalawanan ka karuksakan disababkeun ku serat stretch17.
Panaliti ogé nunjukkeun yén ngagunakeun struktur auxetic concave salaku inti tina struktur komposit melengkung tiasa ningkatkeun kinerja luar pesawat, kalebet kaku sareng kakuatan lentur18. Ngagunakeun modél layered, éta ogé geus katalungtik yén hiji inti auxetic bisa ningkatkeun kakuatan narekahan panels komposit19. Komposit kalayan serat auxetic ogé nyegah rambatan retakan dibandingkeun serat konvensional20.
Zhang et al.21 dimodelkeun kabiasaan tabrakan dinamis balik struktur sél. Aranjeunna manggihan yén tegangan jeung nyerep énergi bisa ningkat ku cara ningkatkeun sudut sél Unit auxetic, hasilna grating kalawan rasio Poisson leuwih négatip. Éta ogé ngusulkeun yén panel sandwich auxetic sapertos tiasa dianggo salaku struktur pelindung ngalawan beban dampak tingkat galur anu luhur. Imbalzano et al.22 ogé ngalaporkeun yén lambaran komposit auxetic tiasa ngabubarkeun langkung énergi (nyaéta dua kali langkung seueur) ngalangkungan deformasi palastik sareng tiasa ngirangan laju luhur dina sisi sabalikna ku 70% dibandingkeun sareng lembar lapis tunggal.
Dina taun anyar, loba perhatian geus dibayar ka studi numeris jeung eksperimen ngeunaan struktur sandwich jeung filler auxetic. Panaliti ieu nyorot cara pikeun ningkatkeun sipat mékanis tina struktur sandwich ieu. Contona, tempo lapisan auxetic cukup kandel salaku inti panel sandwich bisa ngahasilkeun modulus Young éféktif leuwih luhur batan lapisan stiffest23. Salaku tambahan, paripolah bending balok laminated 24 atanapi tabung inti auxetic 25 tiasa ningkat kalayan algoritma optimasi. Aya panilitian sanés ngeunaan uji mékanis struktur sandwich inti anu tiasa dilegakeun dina beban anu langkung kompleks. Contona, uji komprési komposit beton kalayan agrégat auxetic, panel sandwich dina beban ngabeledug27, tés bending28 sarta uji dampak-laju low29, kitu ogé analisis bending non-linier panel sandwich jeung agrégat auxetic dibédakeun sacara fungsional30.
Kusabab simulasi komputer sareng evaluasi ékspérimén desain sapertos kitu sering nyéépkeun waktos sareng mahal, peryogi pikeun ngembangkeun metode téoritis anu éfisién sareng akurat tiasa nyayogikeun inpormasi anu dipikabutuh pikeun ngarancang struktur inti auxetic multilayer dina kaayaan beban anu sawenang. waktos lumrah. Sanajan kitu, métode analitik modern boga sababaraha watesan. Khususna, téori-téori ieu henteu cekap akurat pikeun ngaduga paripolah bahan komposit anu kawilang kandel sareng nganalisis komposit anu diwangun ku sababaraha bahan anu gaduh sipat élastis anu béda-béda.
Kusabab model analitik ieu gumantung kana beban anu diterapkeun sareng kaayaan wates, di dieu urang bakal difokuskeun paripolah flexural panel sandwich inti auxetic. Téori lapisan tunggal sarimbag anu digunakeun pikeun nganalisa sapertos kitu henteu tiasa ngaramalkeun tegangan geser sareng aksial kalayan leres dina lamina anu henteu homogen dina komposit sandwich ketebalan sedeng. Leuwih ti éta, dina sababaraha téori (contona, dina téori layered), jumlah variabel kinematic (contona, kapindahan, laju, jsb) pisan gumantung kana jumlah lapisan. Ieu ngandung harti yén médan gerak unggal lapisan bisa digambarkeun mandiri, bari satisfying kontinuitas fisik tangtu konstrain. Ku alatan éta, hal ieu jadi marga pikeun nyokot kana akun angka nu gede ngarupakeun variabel dina model, nu ngajadikeun pendekatan ieu komputasi mahal. Pikeun nungkulan watesan ieu, urang ngajukeun pendekatan dumasar kana téori zigzag, subclass husus tina téori multilevel. Téori nyadiakeun continuity tegangan geser sapanjang ketebalan tina laminate nu, asumsina pola zigzag of di-pesawat displacements. Ku kituna, téori zigzag méré jumlah sarua variabel kinematic paduli jumlah lapisan dina laminate nu.
Pikeun nunjukkeun kakuatan metode kami dina ngaramal paripolah panel sandwich sareng inti kerung dina beban bending, kami ngabandingkeun hasil kami sareng téori klasik (nyaéta pendekatan kami sareng modél komputasi (nyaéta unsur terhingga) sareng data ékspérimén (nyaéta tilu-titik bending 3D dicitak panels sandwich).Ka tungtung ieu, urang mimitina diturunkeun hubungan kapindahan dumasar kana téori zigzag, lajeng diala persamaan constitutive ngagunakeun prinsip Hamilton jeung direngsekeun aranjeunna ngagunakeun métode Galerkin.Hasil diala mangrupakeun alat kuat pikeun desain pakait parameter geometric tina panels sandwich jeung fillers auxetic, facilitating pilarian pikeun struktur jeung ningkat sipat mékanis.
Mertimbangkeun panel sandwich tilu-lapisan (Gbr. 1). Parameter desain geometri: lapisan luhur \({h}_{t}\), lapisan tengah \({h}_{c}\) jeung ketebalan lapisan handap \({h}_{ b }\). Urang hipotésis yén inti struktural diwangun ku struktur kisi diadu. Strukturna diwangun ku sél-sél éléméntér nu disusun padeukeut dina cara nu tartib. Ku cara ngarobah parameter géométri tina struktur kerung, anjeun tiasa ngarobih sipat mékanisna (nyaéta, nilai rasio Poisson sareng kaku elastis). Parameter géométri sél dasar dipidangkeun dina Gbr. 1 kaasup sudut (θ), panjang (h), jangkungna (L) jeung ketebalan kolom (t).
Téori zigzag nyadiakeun prediksi akurat pisan ngeunaan setrés, jeung paripolah galur struktur komposit layered ketebalan sedeng. Pindahan struktural dina téori zigzag diwangun ku dua bagian. Bagian kahiji nembongkeun paripolah panel sandwich sakabéhna, sedengkeun bagian kadua kasampak di kabiasaan antara lapisan pikeun mastikeun continuity stress geser (atawa nu disebut fungsi zigzag). Salaku tambahan, unsur zigzag ngaleungit dina permukaan luar laminate, sareng henteu di jero lapisan ieu. Ku kituna, fungsi zigzag ensures yén unggal lapisan nyumbang kana total deformasi cross-sectional. Bedana penting ieu nyadiakeun distribusi fisik leuwih realistis tina fungsi zigzag dibandingkeun fungsi zigzag séjén. Modél zigzag anu dirobih ayeuna henteu nyayogikeun kontinuitas tegangan geser transversal sapanjang lapisan panengah. Ku kituna, widang kapindahan dumasar kana tiori zigzag bisa ditulis saperti ieu di handap31.
dina persamaan. (1), k = b, c jeung t ngagambarkeun handap, lapisan tengah jeung luhur, masing-masing. Widang kapindahan tina bidang rata-rata sapanjang sumbu Cartésian (x, y, z) nyaéta (u, v, w), sareng rotasi ngagulung dina bidang ngeunaan sumbu (x, y) nyaéta \({\uptheta} _ {x}\) jeung \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) jeung \({\psi}_{y}\) nyaéta kuantitas spasial rotasi zigzag, jeung \({\phi}_{x}^{k}\ kénca ( z \right)\) jeung \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) mangrupa fungsi zigzag.
Amplitudo zigzag mangrupa fungsi véktor tina respon sabenerna plat kana beban dilarapkeun. Aranjeunna nyadiakeun skala luyu tina fungsi zigzag, kukituna ngadalikeun kontribusi sakabéh zigzag ka kapindahan dina pesawat. Galur geser sakuliah ketebalan plat diwangun ku dua komponén. Bagian kahiji nyaéta sudut geser, seragam sakuliah ketebalan tina laminate nu, jeung bagian kadua mangrupa fungsi konstan piecewise, seragam sakuliah ketebalan unggal lapisan individu. Numutkeun fungsi konstanta piecewise ieu, fungsi zigzag unggal lapisan bisa ditulis salaku:
dina persamaan. (2), \({c}_{11}^{k}\) jeung \({c}_{22}^{k}\) nyaéta konstanta élastisitas unggal lapisan, sarta h nyaéta ketebalan total piringan. Sajaba ti éta, \({G}_{x}\) jeung \({G}_{y}\) nyaéta rata-rata beurat koefisien kaku geser, dinyatakeun salaku 31:
Dua fungsi amplitudo zigzag (Persamaan (3)) jeung lima variabel kinematic sésana (Persamaan (2)) tina téori deformasi geser urutan kahiji mangrupakeun susunan tujuh kinematics pakait sareng variabel téori plat zigzag dirobah ieu. Anggap gumantungna linier tina deformasi jeung tumut kana akun téori zigzag, médan deformasi dina sistem koordinat Cartesian bisa diala salaku:
dimana \({\varepsilon}_{yy}\) jeung \({\varepsilon}_{xx}\) mangrupa deformasi normal, sarta \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) jeung \({\gamma}_{xy}\) mangrupa deformasi geser.
Ngagunakeun hukum Hooke sarta merhatikeun téori zigzag, hubungan antara setrés, jeung galur hiji pelat orthotropic kalawan struktur kisi kerung bisa didapet tina persamaan (1). (5)32 dimana \({c}_{ij}\) nyaéta konstanta elastis tina matriks tegangan-galur.
dimana \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) jeung \({v}_{ij}^{k}\) dipotong Gaya nyaéta modulus dina arah anu béda, modulus Young sareng rasio Poisson. Koéfisién ieu sarua dina sakabéh arah pikeun lapisan isotop. Sajaba ti éta, pikeun inti balik tina kisi, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 1, sipat ieu bisa ditulis deui jadi 33.
Aplikasi prinsip Hamilton kana persamaan gerak plat multilayer kalawan inti kisi kerung nyadiakeun persamaan dasar pikeun desain. Prinsip Hamilton bisa ditulis salaku:
Di antarana, δ ngagambarkeun operator variasi, U ngawakilan énergi poténsial galur, sarta W ngagambarkeun usaha dipigawé ku gaya éksternal. Énergi galur poténsi total dicandak nganggo persamaan. (9), dimana A nyaéta wewengkon tina bidang median.
Anggap aplikasi seragam tina beban (p) dina arah z, karya gaya éksternal tiasa didapet tina rumus ieu:
Ngaganti persamaan Persamaan (4) jeung (5) (9) jeung ngaganti persamaan. (9) jeung (10) (8) jeung integrasi leuwih ketebalan plat, persamaan: (8) bisa ditulis ulang salaku:
Indéks \(\phi\) ngagambarkeun fungsi zigzag, \({N}_{ij}\) jeung \({Q}_{iz}\) nyaéta gaya asup jeung kaluar pesawat, \({M} _{ij }\) ngagambarkeun momen bending, sarta rumus itunganna kieu:
Nerapkeun integrasi ku bagéan kana persamaan. Ngaganti kana rumus (12) jeung ngitung koefisien variasi, rumus nangtukeun panel sandwich bisa dimeunangkeun dina wangun rumus (12). (13).
Persamaan kontrol diferensial pikeun pelat tilu lapis anu dirojong sacara bébas direngsekeun ku metode Galerkin. Dina asumsi kaayaan kuasi-statik, fungsi kanyahoan dianggap salaku persamaan: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) jeung \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) nyaéta konstanta kanyahoan nu bisa diala ku ngaminimalkeun kasalahan. \(\overline{\overline{u}} \kenca({x{\text{,y}}} \katuhu)\), \(\overline{\overline{v}} \left({x{\text {,y}}} \katuhu)\), \(\overline{\overline{w}} \kenca ({x{\text{,y}}} \katuhu)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \tinggaleun( {x{\text{,y}}} \katuhu)\), \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y} }}} \kenca ({x{\text{,y}}} \katuhu)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \left( {x{\text{, y}}} \katuhu)\) jeung \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) mangrupa fungsi uji, nu kudu nyugemakeun kaayaan wates minimum diperlukeun. Pikeun kaayaan wates anu dirojong, fungsi tés tiasa diitung deui salaku:
Substitusi persamaan méré persamaan aljabar. (14) kana persamaan nu ngatur, nu bisa ngakibatkeun meunangkeun koefisien kanyahoan dina persamaan (14). (14).
Kami nganggo modeling unsur terhingga (FEM) pikeun simulasi komputer ngabengkokkeun panel sandwich anu dirojong sacara bébas sareng struktur kisi kerung salaku inti. Analisis ieu dipigawé dina kode unsur terhingga komérsial (Contona, versi Abaqus 6.12.1). 3D elemen padet hexahedral (C3D8R) kalawan integrasi saderhana dipaké pikeun model lapisan luhur jeung handap, sarta elemen tétrahedral linier (C3D4) dipaké pikeun model struktur kisi panengah (concave). Kami ngalaksanakeun analisa sensitipitas bolong pikeun nguji konvergénsi bolong sareng nyimpulkeun yén hasil kapindahan konvergen dina ukuran fitur pangleutikna diantara tilu lapisan. Lempeng sandwich dimuat ngagunakeun fungsi beban sinusoida, kalayan merhatikeun kaayaan wates anu dirojong sacara bébas dina opat sisi. Paripolah mékanis elastis linier dianggap salaku modél bahan anu ditugaskeun ka sadaya lapisan. Taya kontak husus antara lapisan, aranjeunna interconnected.
Urang dipaké téhnik percetakan 3D pikeun nyieun prototipe urang (ie triple dicitak panel sandwich auxetic core) jeung pakait setelan eksperimen custom pikeun nerapkeun kaayaan bending sarupa (beban seragam p sapanjang z-arah) jeung kaayaan wates (ie. ngan dirojong). dianggap dina pendekatan analitik urang (Gbr. 1).
Panel sandwich dicitak dina printer 3D diwangun ku dua kulit (luhureun jeung handap) jeung inti kisi kerung, diménsi nu ditémbongkeun dina Table 1, sarta dijieun dina hiji Ultimaker 3 3D printer (Italia) ngagunakeun métode déposisi ( FDM). téhnologi dipaké dina prosés na. Urang 3D nyitak pelat dasar jeung struktur kisi auxetic utama babarengan, sarta dicitak lapisan luhur misah. Ieu mantuan pikeun ngahindarkeun sagala komplikasi salila prosés ngaleupaskeun rojongan lamun sakabéh desain kudu dicitak sakaligus. Saatos percetakan 3D, dua bagian anu misah dihijikeun nganggo superglue. Kami nyitak komponén-komponén ieu nganggo asam polylactic (PLA) dina kapadetan pangeusian pangluhurna (ie 100%) pikeun nyegah defects percetakan lokal.
Sistem clamping custom meniru kaayaan wates rojongan basajan sarua diadopsi dina model analitik urang. Ieu ngandung harti yén sistem gripping nyegah dewan ti pindah sapanjang edges na di arah x jeung y, sahingga edges ieu muterkeun kalawan bébas sabudeureun sumbu x jeung y. Hal ieu dilakukeun ku tempo fillet kalawan radius r = h / 2 dina opat edges sahiji sistem gripping (Gbr. 2). Sistim clamping Ieu ogé ensures yén beban dilarapkeun geus pinuh ditransfer ti mesin nguji ka panel sarta Blok jeung garis puseur panel (gbr. 2). Kami nganggo téknologi percetakan 3D multi-jet (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., AS) sareng résin komérsial kaku (sapertos séri Vero) pikeun nyitak sistem cengkraman.
Diagram skéma tina sistem cengkraman khusus anu dicitak 3D sareng rakitanna nganggo panel sandwich anu dicitak 3D kalayan inti auxetic.
Kami ngalaksanakeun tés komprési kuasi-statik anu dikontrol gerak nganggo bangku uji mékanis (Lloyd LR, sél beban = 100 N) sareng ngumpulkeun gaya mesin sareng pamindahan dina laju sampling 20 Hz.
bagian ieu presents ulikan numeris ngeunaan struktur sandwich diusulkeun. Urang nganggap yén lapisan luhur jeung handap dijieunna tina résin karbon epoxy, sarta struktur kisi tina inti kerung dijieunna tina polimér. Sipat mékanis tina bahan anu digunakeun dina ulikan ieu dipidangkeun dina Tabél 2. Salaku tambahan, babandingan henteu diménsi tina hasil kapindahan sareng médan setrés dipidangkeun dina Tabél 3.
The maksimum kapindahan dimensionless nangtung tina hiji saragam dimuat kalawan bébas dirojong plat ieu dibandingkeun jeung hasil diala ku métode béda (meja 4). Aya kasapukan anu saé antara téori anu diajukeun, metode unsur terhingga sareng verifikasi ékspérimén.
Urang dibandingkeun kapindahan nangtung tina téori zigzag dirobah (RZT) kalawan téori élastisitas 3D (Pagano), téori deformasi geser urutan kahiji (FSDT), sarta hasil FEM (tingali Gbr. 3). Téori geser urutan kahiji, dumasar kana diagram kapindahan pelat multilayer kandel, paling béda ti solusi elastis. Tapi, téori zigzag anu dirobih ngaramalkeun hasil anu akurat pisan. Sajaba ti éta, urang ogé dibandingkeun kaluar-of-pesawat stress geser jeung di-pesawat stress normal rupa téori, diantarana téori zigzag diala hasilna leuwih akurat ti FSDT (Gbr. 4).
Babandingan galur nangtung dinormalisasi diitung ngagunakeun téori béda dina y = b/2.
Robah tegangan geser (a) jeung tegangan normal (b) sakuliah ketebalan panel sandwich, diitung ngagunakeun rupa téori.
Salajengna, urang dianalisis pangaruh parameter geometri tina sél Unit kalawan inti kerung dina sakabéh sipat mékanis tina panel sandwich. Sudut sél unit mangrupa parameter geometris pangpentingna dina desain struktur kisi reentrant34,35,36. Kituna, urang diitung pangaruh sudut sél Unit, kitu ogé ketebalan luar inti, dina total deflection piring (Gbr. 5). Nalika ketebalan lapisan panengah ningkat, defleksi tanpa dimensi maksimal ngirangan. Kakuatan bending relatif ningkat pikeun lapisan inti anu langkung kandel sareng nalika \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (nyaéta, nalika aya hiji lapisan kerung). Sandwich panels kalawan sél Unit auxetic (ie \ (\ theta = 70 ^ \ circ \)) boga displacements pangleutikna (Gbr. 5). Ieu nunjukeun yen kakuatan bending inti auxetic leuwih luhur batan inti auxetic konvensional, tapi kirang efisien sarta rasio Poisson positif.
Defleksi maksimum anu dinormalisasi tina rod kisi kerung kalayan sudut sél unit anu béda sareng ketebalan luar pesawat.
Ketebalan inti grating auxetic jeung rasio aspék (ie \ (\ theta = 70 ^ \ circ \)) mangaruhan kapindahan maksimum piring sandwich (gambar 6). Ieu bisa ditempo yén deflection maksimum plat naek kalawan ngaronjatna h / l. Sajaba ti éta, ngaronjatna ketebalan tina inti auxetic ngurangan porosity tina struktur kerung, kukituna ngaronjatkeun kakuatan bending struktur.
Defleksi maksimum panel sandwich disababkeun ku struktur kisi kalayan inti auxetic tina sagala rupa ketebalan sareng panjang.
Ulikan ngeunaan widang stress mangrupa wewengkon metot nu bisa digali ku cara ngarobah parameter géométri sél unit pikeun nalungtik mode gagalna (misalna delamination) struktur multilayer. Babandingan Poisson boga pangaruh nu leuwih gede dina widang tegangan geser kaluar-of-pesawat ti stress normal (tingali Gbr. 7). Salaku tambahan, pangaruh ieu henteu homogen dina arah anu béda-béda kusabab sipat orthotropic tina bahan grating ieu. Parameter géométri lianna, kayaning ketebalan, jangkungna, jeung panjang struktur kerung, boga pangaruh saeutik dina widang stress, ku kituna teu dianalisis dina ulikan ieu.
Robah komponén tegangan geser dina lapisan béda tina panel sandwich jeung filler kisi jeung sudut concavity béda.
Di dieu, kakuatan bending tina pelat multilayer anu dirojong sacara bébas sareng inti kisi kerung ditalungtik nganggo téori zigzag. Formulasi anu diusulkeun dibandingkeun sareng téori klasik sanés, kalebet téori élastisitas tilu diménsi, téori deformasi geser orde kahiji, sareng FEM. Urang ogé ngesahkeun métode urang ku ngabandingkeun hasil urang jeung hasil ékspérimén dina 3D dicitak struktur sandwich. Hasilna nunjukkeun yén téori zigzag tiasa ngaduga deformasi struktur sandwich ketebalan sedeng dina beban bending. Salaku tambahan, pangaruh parameter géométri tina struktur kisi kerung dina paripolah bending panel sandwich dianalisis. Hasilna nunjukkeun yén nalika tingkat auxetic naék (nyaéta, θ <90), kakuatan bending ningkat. Salaku tambahan, ningkatkeun rasio aspék sareng ngirangan ketebalan inti bakal ngirangan kakuatan bending tina panel sandwich. Tungtungna, pangaruh rasio Poisson dina tegangan geser kaluar-of-pesawat diulik, sarta eta dikonfirmasi yén rasio Poisson urang boga pangaruh greatest dina stress geser dihasilkeun ku ketebalan tina pelat laminated. Rumus sareng kacindekan anu diusulkeun tiasa muka jalan pikeun ngarancang sareng optimasi struktur multilayer kalayan pangisi kisi kerung dina kaayaan beban anu langkung kompleks anu dipikabutuh pikeun desain struktur beban-beban dina aeroangkasa sareng téknologi biomedis.
Dataset anu dianggo sareng / atanapi dianalisis dina pangajaran ayeuna sayogi ti pangarang masing-masing upami diperyogikeun.
Aktai L., Johnson AF sareng Kreplin B. Kh. Simulasi numeris karakteristik karuksakan inti honeycomb. insinyur. fraktal. buluan. 75 (9), 2616-2630 (2008).
Gibson LJ jeung Ashby MF porous padet: Struktur jeung Pasipatan (Cambridge Universitas Pencét, 1999).
waktos pos: Aug-12-2023