Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Þú ert að nota vafraútgáfu með takmarkaðan CSS stuðning. Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer). Í millitíðinni, til að tryggja áframhaldandi stuðning, sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Samlokuplötubyggingar eru mikið notaðar í mörgum atvinnugreinum vegna mikillar vélrænni eiginleika þeirra. Millilag þessara mannvirkja er mjög mikilvægur þáttur í að stjórna og bæta vélrænni eiginleika þeirra við mismunandi hleðsluaðstæður. Íhvolfur grindarbyggingar eru framúrskarandi tiltækir til notkunar sem millilög í slíkum samlokubyggingum af ýmsum ástæðum, nefnilega til að stilla mýkt þeirra (td Poisson-hlutfall og teygjanlegt stífnigildi) og sveigjanleika (td mikil mýkt) til einfaldleika. Eiginleikar styrkleika og þyngdarhlutfalls eru náð með því að stilla aðeins rúmfræðilegu þættina sem mynda einingaklefann. Hér könnum við beygjusvörun þriggja laga íhvolfs kjarna samlokuborðs með því að nota greiningar (þ.e. sikksakk kenningu), útreikninga (þ.e. endanlegt frumefni) og tilraunapróf. Við greindum einnig áhrif ýmissa geometrískra þátta íhvolfa grindarbyggingarinnar (td horn, þykkt, einingarfrumulengd og hæðarhlutfall) á heildar vélrænni hegðun samlokubyggingarinnar. Við höfum komist að því að kjarnabyggingar með aukahegðun (þ.e. neikvætt Poisson-hlutfall) sýna meiri beygjustyrk og lágmarks klippuálag utan plans samanborið við hefðbundnar rist. Niðurstöður okkar geta rutt brautina fyrir þróun háþróaðra verkfræðilegra fjöllaga mannvirkja með byggingarkjarnagrindum fyrir geimferða- og lífeindafræðileg forrit.
Vegna mikils styrks og lítillar þyngdar eru samlokubyggingar mikið notaðar í mörgum atvinnugreinum, þar á meðal véla- og íþróttabúnaðarhönnun, sjó-, geimferða- og lífeindatækni. Íhvolfur grindarvirki eru einn mögulegur frambjóðandi sem talin er vera kjarnalög í slíkum samsettum mannvirkjum vegna yfirburðar orkugleypnigetu þeirra og hárra eiginleika styrkleika og þyngdarhlutfalls1,2,3. Áður hefur verið lagt mikið upp úr því að hanna létt samlokumannvirki með íhvolfum grindum til að bæta vélrænni eiginleika enn frekar. Sem dæmi um slíka hönnun má nefna háþrýstingsálag í skipsskrokk og höggdeyfar í bifreiðum4,5. Ástæðan fyrir því að íhvolfur grindarbyggingin er mjög vinsæl, einstök og hentug fyrir smíði samlokuplötu er hæfni hennar til að stilla teygjanlega vélrænni eiginleika þess sjálfstætt (td teygjanlegt stífni og Poisson samanburður). Einn slíkur áhugaverður eiginleiki er auxetic hegðun (eða neikvætt Poisson-hlutfall), sem vísar til hliðarþenslu grindarbyggingar þegar teygt er á lengdina. Þessi óvenjulega hegðun tengist örbyggingarhönnun frumfruma þess7,8,9.
Frá fyrstu rannsóknum Lakes á framleiðslu á súrefnisfroðu hefur veruleg tilraun verið gerð til að þróa porous mannvirki með neikvætt Poisson-hlutfall10,11. Nokkrar rúmfræði hafa verið lagðar fram til að ná þessu markmiði, svo sem kíral, hálfstíf og stíf snúningseiningar frumur,12 sem allar sýna ofvirkni. Tilkoma aukefnaframleiðslutækni (AM, einnig þekkt sem þrívíddarprentun) hefur einnig auðveldað innleiðingu þessara tvívíddar eða þrívíddar sjálfvirku mannvirkja13.
Aukahegðunin veitir einstaka vélræna eiginleika. Sem dæmi má nefna að Lakes og Elms14 hafa sýnt fram á að oxetic froða hefur hærri uppskeruþol, meiri höggorku frásogsgetu og minni stífleika en hefðbundin froða. Með tilliti til kraftmikilla vélrænna eiginleika auxetic froðu, sýna þær meiri viðnám við kraftmikið brotálag og meiri lengingu við hreina spennu15. Að auki mun notkun aukatrefja sem styrkingarefna í samsettum efnum bæta vélræna eiginleika þeirra16 og viðnám gegn skemmdum af völdum trefjateygju17.
Rannsóknir hafa einnig sýnt fram á að með því að nota íhvolfa eðlisvirki sem kjarna bogadregna samsettra mannvirkja er hægt að bæta frammistöðu þeirra utan plans, þar með talið sveigjustífleika og styrk18. Með því að nota lagskipt líkan hefur einnig komið fram að aukakjarni getur aukið brotstyrk samsettra spjalda19. Samsett efni með aukatrefjum koma einnig í veg fyrir sprunguútbreiðslu samanborið við hefðbundnar trefjar20.
Zhang et al.21 mótuðu kraftmikla árekstrahegðun frumubygginga sem snúa aftur. Þeir komust að því að hægt væri að bæta spennu- og orkugleypni með því að auka horn aukaeiningafrumunnar, sem leiðir til ristar með neikvæðara Poisson-hlutfalli. Þeir lögðu einnig til að hægt væri að nota slíkar samlokuplötur sem hlífðarvirki gegn háum álagshraða höggálagi. Imbalzano et al.22 greindu einnig frá því að auxetic samsett blöð geta dreift meiri orku (þ.e. tvöfalt meiri) í gegnum plast aflögun og getur dregið úr hámarkshraða á bakhliðinni um 70% samanborið við einlaga blöð.
Undanfarin ár hefur verið lögð mikil áhersla á tölulegar og tilraunarannsóknir á samlokumannvirkjum með auxetic fylliefni. Þessar rannsóknir benda á leiðir til að bæta vélræna eiginleika þessara samlokumannvirkja. Til dæmis, ef miðað er við nægilega þykkt aukalag sem kjarna samlokuplötu, getur það leitt til meiri virkra Youngs stuðuls en stífasta lagið23. Að auki er hægt að bæta beygjuhegðun lagskiptra geisla 24 eða aukakjarnaröra 25 með hagræðingaralgríminu. Það eru aðrar rannsóknir á vélrænni prófun á stækkanlegum kjarnasamlokumannvirkjum undir flóknara álagi. Til dæmis þjöppunarprófun á steypusamsetningum með aukaefni, samlokuplötum undir sprengiálagi27, beygjuprófum28 og höggprófum á lághraða29, sem og greiningu á ólínulegri beygju samlokuplötur með virka aðgreindum aukefnisefni30.
Þar sem tölvuhermingar og tilraunaúttektir á slíkri hönnun eru oft tímafrekar og kostnaðarsamar, er þörf á að þróa fræðilegar aðferðir sem geta á skilvirkan og nákvæman hátt veitt þær upplýsingar sem þarf til að hanna fjöllaga sjálfvirkan kjarnamannvirki við handahófskenndar hleðsluskilyrði. hæfilegur tími. Hins vegar hafa nútíma greiningaraðferðir ýmsar takmarkanir. Einkum eru þessar kenningar ekki nógu nákvæmar til að spá fyrir um hegðun tiltölulega þykkra samsettra efna og til að greina samsett efni úr nokkrum efnum með mjög mismunandi teygjanleikaeiginleika.
Þar sem þessi greiningarlíkön eru háð álagi og jaðarskilyrðum, munum við einbeita okkur að beygjuhegðun samlokuborða með samlokukjarna. Samsvarandi einslagskenningin sem notuð er fyrir slíkar greiningar getur ekki spáð rétt fyrir um klippu- og axialspennu í mjög ósamhæfðum lagskiptum í samlokusamsetningum í meðallagi þykkt. Þar að auki, í sumum kenningum (til dæmis í lagskiptu kenningunni), fer fjöldi hreyfibreyta (til dæmis tilfærslu, hraði osfrv.) mjög eftir fjölda laga. Þetta þýðir að hægt er að lýsa hreyfisviði hvers lags sjálfstætt, á sama tíma og það uppfyllir ákveðnar líkamlegar samfelluþvinganir. Þess vegna leiðir þetta til þess að tekið er tillit til fjölda breyta í líkaninu, sem gerir þessa nálgun reikningslega dýra. Til að sigrast á þessum takmörkunum leggjum við til nálgun sem byggir á sikksakkkenningum, sérstökum undirflokki fjölþrepa kenninga. Kenningin veitir samfellu skurðspennu um alla þykkt lagskiptsins, þar sem gert er ráð fyrir sikksakkmynstri af tilfærslum í plani. Þannig gefur sikksakkkenningin sama fjölda hreyfibreyta óháð fjölda laga í lagskiptum.
Til að sýna fram á kraft aðferðar okkar við að spá fyrir um hegðun samlokuplötu með íhvolfum kjarna við beygjuálag, bárum við niðurstöður okkar saman við klassískar kenningar (þ.e. nálgun okkar við reiknilíkön (þ.e. endanlegt frumefni) og tilraunagögn (þ.e. þriggja punkta beygja á 3D prentuð samlokuplötur). Í þessu skyni leiddum við fyrst tilfærslusambandið út frá sikksakkkenningunni og fengum síðan stofnjöfnurnar með því að nota Hamilton meginregluna og leystum þær með Galerkin aðferðinni. Niðurstöðurnar sem fengust eru öflugt tæki til að hanna samsvarandi rúmfræðilegar breytur samlokuborða með auxetic fylliefni, auðvelda leit að mannvirkjum með betri vélrænni eiginleika.
Íhugaðu þriggja laga samlokuplötu (mynd 1). Geometrískar hönnunarfæribreytur: efsta lag \({h}_{t}\), miðlag \({h}_{c}\) og neðsta lag \({h}_{ b }\) þykkt. Við gerum tilgátu um að burðarkjarninn samanstandi af grófri grindarbyggingu. Uppbyggingin samanstendur af frumfrumum sem raðað er við hlið hvor annarrar á skipulegan hátt. Með því að breyta rúmfræðilegum breytum íhvolfs byggingar er mögulegt að breyta vélrænni eiginleikum þess (þ.e. gildi Poissons hlutfalls og teygjanlegrar stífni). Rúmfræðilegar breytur grunnfrumu eru sýndar á myndum. 1 með horn (θ), lengd (h), hæð (L) og súluþykkt (t).
Sikksakkkenningin gefur mjög nákvæmar spár um streitu- og álagshegðun lagskiptra samsettra mannvirkja af miðlungs þykkt. Byggingartilfærsla í sikksakkkenningunni samanstendur af tveimur hlutum. Fyrri hlutinn sýnir hegðun samlokuborðsins í heild sinni, en seinni hlutinn skoðar hegðun milli laga til að tryggja samfellu skurðspennu (eða svokallað sikksakkfall). Að auki hverfur sikksakkinn á ytra yfirborði lagskiptsins, en ekki inni í þessu lagi. Þannig tryggir sikksakkið að hvert lag stuðli að heildar aflögun þversniðs. Þessi mikilvægi munur veitir raunhæfari líkamlegri dreifingu sikksakkaðgerðarinnar samanborið við aðrar sikksakkaðgerðir. Núverandi breytta sikksakk líkanið veitir ekki samfellu í þverlægri skurðspennu meðfram millilaginu. Þess vegna er hægt að skrifa tilfærslusviðið sem byggir á sikksakkkenningunni á eftirfarandi hátt31.
í jöfnunni. (1), k=b, c og t tákna neðsta, mið- og efsta lögin í sömu röð. Færslusvið meðalplans meðfram kartesíska ásnum (x, y, z) er (u, v, w), og beygjusnúningur plansins um (x, y) ásinn er \({\uptheta} _ {x}\) og \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) og \({\psi}_{y}\) eru staðbundnar stærðir af sikksakk snúningi, og \({\phi}_{x}^{k}\ vinstri ( z \right)\) og \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) eru sikksakkaðgerðir.
Amplitude sikksakksins er vektorfall af raunverulegu svari plötunnar við álaginu sem beitt er. Þeir veita viðeigandi mælikvarða á sikksakkaðgerðinni og stjórna þar með heildarframlagi sikksakksins til tilfærslunnar í flugvélinni. Skúfálag yfir plötuþykktina samanstendur af tveimur hlutum. Fyrsti hlutinn er skurðhornið, jafnt yfir þykkt lagskiptsins, og seinni hlutinn er stykkisbundið stöðugt hlutverk, einsleitt yfir þykkt hvers lags. Samkvæmt þessum stöðugu föllum er hægt að skrifa sikksakkfall hvers lags sem:
í jöfnunni. (2), \({c}_{11}^{k}\) og \({c}_{22}^{k}\) eru teygjanleikafastar hvers lags og h er heildarþykkt diskinn. Að auki eru \({G}_{x}\) og \({G}_{y}\) vegnir meðaltals skurðstífleikastuðlar, gefnir upp sem 31:
Sikksakk amplitude föllin tvö (jöfnu (3)) og hinar fimm hreyfibreytur (jöfnu (2)) af fyrstu röð skurðaflögunarkenningarinnar mynda safn af sjö hreyfifræði sem tengist þessari breyttu sikksakk plötukenningabreytu. Miðað við línulega háð aflögunarinnar og að teknu tilliti til sikksakkkenningarinnar er hægt að fá aflögunarsviðið í kartesíska hnitakerfinu sem:
þar sem \({\varepsilon}_{yy}\) og \({\varepsilon}_{xx}\) eru eðlilegar aflögun, og \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) og \({\gamma}_{xy}\) eru skurðaflögun.
Með því að nota lögmál Hooke og að teknu tilliti til sikksakkkenningarinnar er hægt að fá samband álags og tognunar á réttstöðuplötu með íhvolfa grindarbyggingu úr jöfnu (1). (5)32 þar sem \({c}_{ij}\) er teygjanlegur fasti álags-álagsfylkisins.
þar sem \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) og \({v}_{ij}^{k}\) eru skornir kraftur er stuðullinn í mismunandi áttir, Youngs stuðullinn og Poissons hlutfallið. Þessir stuðlar eru jafnir í allar áttir fyrir samsætulagið. Að auki má endurskrifa þessa eiginleika fyrir endurkomukjarna grindarinnar, eins og sýnt er á mynd 1, sem 33.
Beiting meginreglu Hamiltons á hreyfijöfnur fjöllaga plötu með íhvolfum grindkjarna gefur grunnjöfnur fyrir hönnunina. Hægt er að skrifa meginreglu Hamiltons sem:
Meðal þeirra táknar δ breytileikann, U táknar álagsmögulega orku og W táknar vinnuna sem ytri krafturinn gerir. Heildar möguleg stofnorka fæst með því að nota jöfnuna. (9), þar sem A er svæði miðplans.
Ef gert er ráð fyrir samræmdri beitingu álagsins (p) í z átt, er hægt að fá vinnu ytri kraftsins með eftirfarandi formúlu:
Skipt um jöfnuna Jöfnur (4) og (5) (9) og skiptu út jöfnunni. (9) og (10) (8) og samþætting yfir plötuþykktina er hægt að endurskrifa jöfnuna: (8) sem:
Vísitalan \(\phi\) táknar sikksakkfallið, \({N}_{ij}\) og \({Q}_{iz}\) eru kraftar inn og út úr planinu, \({M} _{ij }\) táknar beygjustund og reikniformúlan er sem hér segir:
Að beita samþættingu eftir hlutum á jöfnuna. Með því að skipta út í formúlu (12) og reikna út breytileikastuðulinn er hægt að fá skilgreiningarjöfnu samlokuborðsins í formi formúlu (12). (13).
Mismunadrifstýringarjöfnur fyrir frjálst studdar þriggja laga plötur eru leystar með Galerkin aðferðinni. Að því gefnu að um hálftruflanir sé að ræða er óþekkta fallið talið sem jöfnu: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) og \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) eru óþekktir fastar sem hægt er að fá með því að lágmarka villuna. \(\overline{\overline{u}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{v}} \left({x{\text {,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{w}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \left( {x{\text{, y}}} \right)\) og \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) eru prófunaraðgerðir, sem verður að uppfylla nauðsynleg lágmarksskilmála. Fyrir bara studd jaðarskilyrði er hægt að endurreikna prófunarfallið sem:
Skipting á jöfnum gefur algebrujöfnur. (14) til stjórnandi jöfnum, sem getur leitt til þess að fá óþekkta stuðla í jöfnu (14). (14).
Við notum finite element modeling (FEM) til að tölvulíkja beygju á frjálslega studdu samlokuborði með íhvolfa grindarbyggingu sem kjarna. Greiningin var gerð í viðskiptalegum endanlegum þáttakóða (til dæmis Abaqus útgáfu 6.12.1). Þrívíddar sexþættir fastir þættir (C3D8R) með einfaldaðri samþættingu voru notaðir til að líkja efsta og neðsta lagið og línulegir fjórþættir þættir (C3D4) voru notaðir til að móta millistig (íhvolfur) grindarbygginguna. Við gerðum möskvanæmisgreiningu til að prófa samleitni möskva og komumst að þeirri niðurstöðu að tilfærsluniðurstöðurnar runnu saman við minnstu eiginleikastærð meðal laganna þriggja. Samlokuplatan er hlaðin með því að nota sinusoidal hleðsluaðgerðina, að teknu tilliti til frjálst studdra jaðarskilyrða á fjórum brúnum. Línuleg teygjanleg vélræn hegðun er talin efnislíkan sem er úthlutað öllum lögum. Það er engin sérstök snerting á milli laganna, þau eru samtengd.
Við notuðum þrívíddarprentunartækni til að búa til frumgerðina okkar (þ.e. þrefalda prentaða samlokuplötu með samlokukjarna) og samsvarandi sérsniðna tilraunauppsetningu til að beita svipuðum beygjuskilyrðum (jafnt álag p meðfram z-stefnunni) og jaðarskilyrði (þ.e. bara studd). gert ráð fyrir í greiningaraðferð okkar (mynd 1).
Samlokuborðið sem prentað er á þrívíddarprentara samanstendur af tveimur skinnum (efri og neðri) og íhvolfum grindkjarna, stærð þeirra er sýnd í töflu 1, og var framleidd á Ultimaker 3 þrívíddarprentara (Ítalíu) með útfellingaraðferðinni ( FDM). tæknin er notuð í ferli þess. Við þrívíddarprentuðum grunnplötuna og aðaluppbyggingu grindurnar saman og prentuðum efsta lagið sérstaklega. Þetta hjálpar til við að koma í veg fyrir fylgikvilla meðan á fjarlægingarferlinu stendur ef prenta þarf alla hönnunina í einu. Eftir þrívíddarprentun eru tveir aðskildir hlutar límdir saman með ofurlími. Við prentuðum þessa íhluti með því að nota pólýmjólkursýru (PLA) við hæsta fyllingarþéttleika (þ.e. 100%) til að koma í veg fyrir staðbundna prentgalla.
Sérsniðna klemmukerfið líkir eftir sömu einföldu stuðningsmörkaskilyrðum og notuð eru í greiningarlíkaninu okkar. Þetta þýðir að gripkerfið kemur í veg fyrir að borðið hreyfist meðfram brúnum þess í x og y áttir, sem gerir þessum brúnum kleift að snúast frjálslega um x og y ásana. Þetta er gert með því að huga að flökum með radíus r = h/2 á fjórum brúnum gripkerfisins (mynd 2). Þetta klemmukerfi tryggir einnig að álag sem er beitt sé að fullu flutt frá prófunarvélinni yfir á spjaldið og í takt við miðlínu spjaldsins (mynd 2). Við notuðum multi-jet 3D prentunartækni (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) og stíf viðskiptaleg kvoða (eins og Vero röð) til að prenta gripkerfið.
Skýringarmynd af þrívíddarprentuðu sérsniðnu gripkerfi og samsetningu þess með þrívíddarprentuðu samlokuborði með aukakjarna.
Við framkvæmum hreyfistýrða hálf-truflanir þjöppunarprófanir með því að nota vélrænan prófunarbekk (Lloyd LR, álagsfrumur = 100 N) og söfnum vélarkrafti og tilfærslum á sýnatökuhraða 20 Hz.
Þessi hluti sýnir tölulega rannsókn á fyrirhugaðri samlokubyggingu. Við gerum ráð fyrir að efsta og neðsta lögin séu úr kolefnisepoxýplastefni og grindarbygging íhvolfa kjarnans sé úr fjölliðu. Vélrænir eiginleikar efnanna sem notuð eru í þessari rannsókn eru sýnd í töflu 2. Auk þess eru víddarlaus hlutföll tilfærsluniðurstaðna og álagssviða sýnd í töflu 3.
Hámarks lóðrétt víddarlaus tilfærsla á jafnhlaðinni plötu sem er laus við stuðning var borin saman við niðurstöður sem fengust með mismunandi aðferðum (tafla 4). Gott samræmi er á milli fyrirhugaðrar kenningar, endanlegra þátta aðferðarinnar og tilrauna sannprófana.
Við bárum saman lóðrétta tilfærslu breyttu sikksakkkenningarinnar (RZT) við 3D teygjanleikakenninguna (Pagano), fyrstu röð klippuaflögunarkenningarinnar (FSDT) og FEM niðurstöður (sjá mynd 3). Fyrstu stigs klippukenningin, sem byggir á tilfærsluskýringum þykkra fjöllaga plötur, er mest frábrugðin teygjulausninni. Hins vegar spáir breytta sikksakkkenningin fyrir um mjög nákvæmar niðurstöður. Að auki bárum við einnig saman skurðspennu utan plans og eðlilega streitu í plani ýmissa kenninga, þar á meðal fékk sikksakkkenningin nákvæmari niðurstöður en FSDT (mynd 4).
Samanburður á staðlaðri lóðréttri álagi reiknað með mismunandi kenningum á y = b/2.
Breyting á skurðspennu (a) og eðlilegu álagi (b) yfir þykkt samlokuborðs, reiknuð út með ýmsum kenningum.
Næst greindum við áhrif rúmfræðilegra breytu einingafrumunnar með íhvolfum kjarna á heildar vélrænni eiginleika samlokuborðsins. Einingafrumuhornið er mikilvægasta rúmfræðilega færibreytan við hönnun grindarvirkja sem koma aftur inn34,35,36. Þess vegna reiknuðum við áhrif einingarfrumuhornsins, sem og þykktar utan kjarna, á heildarbeygju plötunnar (mynd 5). Eftir því sem þykkt millilagsins eykst minnkar hámarksvíddarlaus sveigjan. Hlutfallslegur beygjustyrkur eykst fyrir þykkari kjarnalög og þegar \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (þ.e. þegar það er eitt íhvolft lag). Samlokuplötur með aukaeiningahólfi (þ.e. \(\theta =70^\circ\)) hafa minnstu tilfærslurnar (mynd 5). Þetta sýnir að beygjustyrkur aukakjarna er hærri en hefðbundins aukakjarna, en er óhagkvæmari og hefur jákvætt Poisson-hlutfall.
Stöðluð hámarkssveigja íhvolfs grindarstangar með mismunandi einingarfrumuhornum og þykkt utan plans.
Þykkt kjarna aukaristarinnar og stærðarhlutfallið (þ.e. \(\theta=70^\circ\)) hafa áhrif á hámarksfærslu samlokuplötunnar (Mynd 6). Sjá má að hámarkssveigja plötunnar eykst með auknum h/l. Að auki dregur aukning á þykkt auxetic kjarnans úr porosity íhvolfur uppbyggingu og eykur þannig beygjustyrk uppbyggingarinnar.
Hámarkssveigja samlokuplötur af völdum grindarvirkja með auxetic kjarna af ýmsum þykktum og lengdum.
Rannsókn á streitusviðum er áhugavert svæði sem hægt er að kanna með því að breyta rúmfræðilegum breytum einingafrumunnar til að rannsaka bilunarhami (td delamination) fjöllaga mannvirkja. Poisson-hlutfallið hefur meiri áhrif á svið skúfspennu utan plans en venjulegt álag (sjá mynd 7). Að auki eru þessi áhrif ójafn í mismunandi áttir vegna réttstöðueiginleika efnisins í þessum ristum. Aðrar rúmfræðilegar breytur, eins og þykkt, hæð og lengd íhvolfa mannvirkjanna, höfðu lítil áhrif á streitusviðið og voru því ekki greind í þessari rannsókn.
Breyting á skurðspennuhlutum í mismunandi lögum samlokuplötu með grindarfylliefni með mismunandi íhvolfshornum.
Hér er beygjustyrkur lauslega studdrar fjöllaga plötu með íhvolfum grindkjarna kannaður með sikksakkkenningunni. Fyrirhuguð samsetning er borin saman við aðrar klassískar kenningar, þar á meðal þrívíddar teygjanleikakenningu, fyrstu gráðu skurðaflögunarkenningu og FEM. Við sannreynum líka aðferðina okkar með því að bera saman niðurstöður okkar við tilraunaniðurstöður á þrívíddarprentuðum samlokubyggingum. Niðurstöður okkar sýna að sikksakkkenningin er fær um að spá fyrir um aflögun samlokumannvirkja í meðallagi þykkt undir beygjuálagi. Að auki voru áhrif rúmfræðilegra breytu íhvolfa grindarbyggingarinnar á beygjuhegðun samlokuplötur greind. Niðurstöðurnar sýna að eftir því sem styrkurinn eykst (þ.e. θ <90), þá eykst beygjustyrkurinn. Að auki mun auka stærðarhlutfallið og minnka þykkt kjarnans draga úr beygjustyrk samlokuborðsins. Að lokum eru áhrif Poissons hlutfalls á skurðspennu utan plans rannsökuð og staðfest er að Poisson hlutfallið hefur mest áhrif á skurðspennuna sem myndast af þykkt lagskiptu plötunnar. Fyrirhugaðar formúlur og ályktanir geta opnað leið að hönnun og hagræðingu fjöllaga mannvirkja með íhvolfum grindarfylliefnum við flóknari hleðsluskilyrði sem nauðsynleg eru fyrir hönnun burðarvirkja í loftrýmis- og lífeindatækni.
Gagnasöfnin sem notuð eru og/eða greind í yfirstandandi rannsókn eru fáanleg hjá viðkomandi höfundum gegn sanngjörnum beiðni.
Aktai L., Johnson AF og Kreplin B. Kh. Töluleg eftirlíking á eyðileggingareiginleikum honeycomb-kjarna. verkfræðingur. fractal. skinn. 75(9), 2616–2630 (2008).
Gibson LJ og Ashby MF Porous solids: Structure and Properties (Cambridge University Press, 1999).
Pósttími: 12. ágúst 2023