Spas ji bo serdana Nature.com. Hûn guhertoyek gerokek bi piştgirîya CSS-ya sînorkirî bikar tînin. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin). Di vê navberê de, ji bo misogerkirina piştgirîya domdar, em malperê bêyî şêwaz û JavaScript nîşan didin.
Strukturên panelên sandwich ji ber taybetmendiyên xwe yên mekanîkî yên bilind di gelek pîşesaziyan de bi berfirehî têne bikar anîn. Navbera van avahiyan di bin şert û mercên barkirinê yên cihêreng de di kontrolkirin û başkirina taybetmendiyên wan ên mekanîkî de faktorek pir girîng e. Strukturên tîrêjê yên konkav berendamên berbiçav in ji bo karanîna wekî navber di strukturên sandwîçên weha de ji ber çend sedeman, yanê ji bo guheztina elastîka wan (mînak, rêjeya Poisson û nirxên hişkbûna elastîk) û domdarbûn (mînak, elastîka bilind) ji bo sadebûnê. Taybetmendiyên rêjeya hêz-giraniyê tenê bi sererastkirina hêmanên geometrîkî yên ku şaneya yekîneyê pêk tînin têne bidestxistin. Li vir, em li bersiva guhezbar a panelek sandwichê ya bingehîn a 3-tebeq bi karanîna analîtîk (ango, teoriya zigzag), hesabker (ango, hêmana dawî) û ceribandinan lêkolîn dikin. Me di heman demê de bandora cûrbecûr pîvanên geometrîkî yên strukturên tîrêjê yên girêk (mînak goşe, stûr, rêjeya dirêjahiya şaneyê ya yekîneya berbi bilindbûnê) li ser tevgera mekanîkî ya tevayî ya strukturên sandwich analîz kir. Me dît ku strukturên bingehîn ên bi tevgera auxetic (ango rêjeya Poisson ya neyînî) li gorî girêkên kevneşopî hêza guheztinê û stresa guheztinê ya hindiktirîn nîşan didin. Vedîtinên me dibe ku rê li ber pêşkeftina strukturên pirrengî yên endezyarî yên pêşkeftî yên bi pêlên bingehîn ên mîmarî ji bo sepanên hewa û bijîjkî veke.
Ji ber hêza wan a bilind û giraniya wan kêm, strukturên sandwich bi berfirehî di gelek pîşesaziyê de têne bikar anîn, di nav de sêwirana alavên mekanîkî û werzîşê, deryayî, hewavanî, û endezyariya biyolojîkî. Strukturên tîrêjê yên konkav yek berendamek potansiyel e ku di strukturên weha pêkhatî de wekî qatên bingehîn têne hesibandin ji ber kapasîteya vegirtina enerjiyê ya bilind û taybetmendiyên rêjeya hêza-ber-giraniya bilind1,2,3. Di paşerojê de, hewildanên mezin hatine çêkirin ji bo sêwirana strukturên sandwîçên sivik ên bi tîrêjên nixumandî ji bo baştirkirina taybetmendiyên mekanîkî. Nimûneyên sêwiranên weha di nav keştiyên keştiyê de barkirina tansiyona bilind û di otomobîlan de şokkêşan hene4,5. Sedema ku strukturên tîrêjê yên guncan ji bo avakirina panela sandwichê pir populer, bêhempa û guncan e ev e ku ew kapasîteya wê ye ku meriv taybetmendiyên xwe yên elastomekanîkî bi rengek serbixwe çêbike (mînak hişkbûna elastîk û berhevdana Poisson). Taybetmendiyek wusa balkêş behremendiya auxetîkî ye (an jî rêjeya Poisson ya neyînî), ku dema ku bi dirêjahî tê dirêj kirin vedibêje berbelavbûna aliyî ya avahiyek tîrêjê. Ev tevgera neasayî bi sêwirana mîkrostrukturî ya şaneyên wê yên bingehîn ve girêdayî ye7,8,9.
Ji lêkolîna destpêkê ya Lakes a li ser hilberîna kefên auxetic, hewildanên girîng hatine kirin ku strukturên poroz bi rêjeya Poisson ya neyînî10,11 pêşve bibin. Ji bo bidestxistina vê armancê gelek geometrî hatine pêşniyar kirin, wek şaneyên yekîneya zivirî yên chiral, nîv-hişk, û hişk,12, ku hemî tevgerek auxetic nîşan didin. Hatina teknolojiyên çêkirina lêzêdeker (AM, ku wekî çapkirina 3D jî tê zanîn) pêkanîna van strukturên auxetic 2D an 3D jî hêsantir kiriye13.
Tevgera auxetic taybetmendiyên mekanîkî yên bêhempa peyda dike. Mînakî, Lakes û Elms14 destnîşan kirin ku kefên auxetic ji kefên kevneşopî xwedî hêza hilberîna bilind, kapasîteya vegirtina enerjiyê ya bandorker û hişkbûna kêmtir in. Di derbarê taybetmendiyên mekanîkî yên dînamîkî yên kefên auxetic de, ew di bin barên şikestina dînamîkî de berxwedanek bilindtir û di bin tansiyona paqij de dirêjbûnek bilindtir nîşan didin15. Wekî din, karanîna fîberên auxetic wekî materyalên bihêzker ên di pêkhateyan de dê taybetmendiyên wan ên mekanîkî16 û berxwedana li hember zirara ku ji ber dirêjbûna fiberê17 çêdibe baştir bike.
Lêkolîn her weha destnîşan kir ku karanîna strukturên auxetîkî yên binavkirî wekî bingeha strukturên pêkhatî yên kelandî dikare performansa wan a li derveyî planê baştir bike, di nav de serhişkî û hêza felqalî18. Bi karanîna modelek qatkirî, di heman demê de hate dîtin ku navek auxetic dikare hêza şkestîna panelên pêkhatî zêde bike19. Pêkhateyên bi fîberên auxetic jî li gorî fîberên konvansiyonel rê li ber belavbûna şikestê digirin20.
Zhang et. Wan dît ku voltaj û vegirtina enerjiyê dikare bi zêdekirina goşeya şaneya yekîneya auxetic were baştir kirin, û di encamê de tîrêjek bi rêjeyek Poisson ya neyînîtir çêdibe. Wan her weha pêşniyar kirin ku panelên sandwîçên weha yên auxetic dikarin wekî strukturên parastinê li dijî barên bandora rêjeya bilind ên tansiyonê werin bikar anîn. Imbalzano et al.22 her weha ragihand ku pelên pêkhatî yên auxetic dikarin bi deformasyona plastîk bêtir enerjiyê belav bikin (ango du caran zêdetir) û dikarin leza jorîn li aliyê berevajî 70% li gorî pelên yekcar kêm bikin.
Di van salên dawî de, pir bala xwe daye lêkolînên jimareyî û ceribandinî yên strukturên sandwîç ên bi dagirtina auxetic. Van lêkolînan awayên çêtirkirina taybetmendiyên mekanîkî yên van strukturên sandwich ronî dikin. Mînakî, dîtina qatek auxetîkî ya têra xwe stûr wekî bingeha panelek sandwîç dikare bibe sedema modulek Young-ê ya bi bandortir ji qata herî hişk23. Digel vê yekê, behremendiya guheztinê ya tîrêjên lamînkirî 24 an lûleyên bingehîn ên auxetic 25 dikare bi algorîtmaya xweşbîniyê were çêtir kirin. Lêkolînên din ên li ser ceribandina mekanîkî ya strukturên sandwîçên bingehîn ên berbelav di bin barên tevlihevtir de hene. Mînakî, ceribandina kompresyonê ya pêkhateyên betonê bi tevheviyên auxetic, panelên sandwichê yên di bin barên teqemeniyê de27, ceribandinên çîqandinê28 û ceribandinên bandorê yên kêm-leza29, û her weha analîza xêzkirina ne-xêzkirî ya panelên sandwîç ên bi tevheviyên akstîk ên bi fonksiyonel ve cudakirî30.
Ji ber ku simulasyonên komputerê û nirxandinên ceribandinê yên sêwiranên weha bi gelemperî dem dixwe û lêçûn in, pêdivî bi pêşvebirina rêbazên teorîkî heye ku bikaribe bi bandor û rast agahdariya ku ji bo sêwirana strukturên bingehîn auxetic pirreng di bin şert û mercên barkirina keyfî de hewce bike peyda bike. dema maqûl. Lêbelê, rêbazên analîtîk ên nûjen çend sînor hene. Bi taybetî, ev teorî ji bo pêşbînîkirina tevgera materyalên pêkhatî yên bi nisbeten stûr û analîzkirina pêkhateyên ku ji çend materyalên bi taybetmendiyên elastîk ên pir cihêreng pêk tên, ne rast in.
Ji ber ku ev modelên analîtîk bi barkirin û şertên sînor ve girêdayî ne, li vir em ê li ser behremendiya nermî ya panelên sandwîçên bingehîn ên auxetic bisekinin. Teoriya yekreng a yekdest a ku ji bo analîzên weha tê bikar anîn nikare rast pêşbîniya tansiyonên rijandinê û eksê yên di laminatên pir nehomojen de di pêkhateyên sandwîç ên bi stûrahiya nerm de bike. Wekî din, di hin teoriyan de (wek nimûne, di teoriya qatkirî de), hejmara guhêrbarên kinematîkî (mînak, jicîhûwarkirin, bilez, hwd.) bi tundî bi hejmara qatan ve girêdayî ye. Ev tê vê wateyê ku qada tevgerê ya her qatek dikare serbixwe were ravekirin, di heman demê de hin astengên domdariya laşî têr dike. Ji ber vê yekê, ev dibe sedem ku di modelê de hejmareke mezin a guherbaran were hesibandin, ku ev nêzîkatî ji hêla hesabkirinê ve biha dike. Ji bo derbaskirina van sînoran, em rêgezek li ser bingeha teoriya zigzag, binkeyek taybetî ya teoriya pir-astî pêşniyar dikin. Teorî li seranserê qalindahiya lamînatê domdariya tansiyona qutbûnê peyda dike, ku şêwazek zigzag a jicîhûwariyên di balafirê de digire. Ji ber vê yekê, teoriya zigzag bêyî ku hejmara qatên di lamînatê de hebe, heman hejmarên kinematîk dide.
Ji bo ku em hêza rêbaza xwe di pêşbînkirina tevgerên panelên sandwichê yên bi navên konkav ên di bin barkirina barkirinê de nîşan bidin, me encamên xwe bi teoriyên klasîk re (ango nêzîkatiya xwe bi modelên hesabkerî (ango hêmanên dawî) û daneyên ceribandinê (ango kêşana sê xalî) dan ber hev. Panelên sandwichê yên 3D çapkirî). Ji bo vê yekê, me pêşî têkiliya jicîhûwarkirinê li ser bingeha teoriya zigzagê derxist, û dûv re bi prensîba Hamilton hevkêşeyên damezrîner bi dest xist û bi rêbaza Galerkin çareser kir. Encamên ku hatine bidestxistin ji bo sêwirana têkildar amûrek hêzdar e. Parametreyên geometrîkî yên panelên sandwîç ên bi dagirtina auxetic, lêgerîna strukturên bi taybetmendiyên mekanîkî yên çêtir hêsan dike.
Panelek sandwichê ya sê-tebeqê bifikirin (Hêjîr. 1). Parametreyên sêwirana geometrîk: qatê jorîn \({h}_{t}\), qatê navîn \({h}_{c}\) û qatê jêrîn \({h}_{ b }\) qalindahiya. Em hîpotez dikin ku navika avahîsaziyê ji avahiyek tîrêjê ya pîvaz pêk tê. Avahî ji şaneyên seretayî pêk tê ku bi awayekî rêzkirî li kêleka hev hatine rêzkirin. Bi guheztina pîvanên geometrîkî yên avahiyek konkave, gengaz e ku meriv taybetmendiyên mekanîkî yên wê biguhezîne (ango, nirxên rêjeya Poisson û hişkbûna elastîk). Parametreyên geometrîkî yên şaneya bingehîn di Fig. 1 goşeya (θ), dirêjî (h), bilindahî (L) û qalindahiya stûnê (t) tê de.
Teoriya zigzag pêşbîniyên pir rast di derheqê tansiyonê û behreya strukturên pêkhatî yên qat bi qalindahiya nerm peyda dike. Di teoriya zigzagê de jicîhûwarkirina strukturel ji du beşan pêk tê. Beşa yekem behreya panela sandwichê bi tevahî destnîşan dike, dema ku beşa duyemîn li tevgerê di navbera qatan de mêze dike da ku domdariya stresa şilandinê (an jê re fonksiyona zigzag) peyda bike. Wekî din, hêmana zigzag li ser rûyê derveyî ya laminate winda dibe, û ne di hundurê vê qatê de. Ji ber vê yekê, fonksiyona zigzag piştrast dike ku her qatek tev li deformasyona tevheviya çargoşeyê dike. Ev cûdahiya girîng li gorî fonksiyonên zigzag ên din dabeşek fizîkî ya rastîntir a fonksiyona zigzagê peyda dike. Modela zigzagê ya guhezbar a heyî li ser tebeqeya navîn domdariya stresê ya guhêzbar peyda nake. Ji ber vê yekê, qada jicîhûwarkirinê li ser bingeha teoriya zigzag dikare bi vî rengî were nivîsandin31.
di hevkêşeyê de. (1), k=b, c û t qatên jêrîn, navîn û jorîn temsîl dikin. Qada jicîhûwarkirina balafira navîn a li ser tengava Cartesian (x, y, z) (u, v, w) ye, û zivirîna guheztinê ya di balafirê de li ser teşeya (x, y) \({\uptheta} _ {x}\) û \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) û \({\psi}_{y}\) mîqtarên cihê yên zigzag zigzag in, û \({\phi}_{x}^{k}\ çep ( z \rast)\) û \({\phi}_{y}^{k}\left(z\rast)\) fonksiyonên zigzagê ne.
Amplitude ya zigzag fonksiyonek vektorê ya bersiva rastîn a plakaya li ser barkirina sepandin e. Ew pîvanek guncan a fonksiyona zigzagê peyda dikin, bi vî rengî tevkariya zigzagê ya ji cîhûwarbûna di balafirê de kontrol dikin. Zexta şilandinê li seranserê qalindahiya plakê ji du beşan pêk tê. Beşa yekem goşeya rijandinê ye, yekreng li seranserê qalindahiya lamînatê, û beşa duyemîn fonksiyonek domdar a perçeyî ye, yekreng li seranserê qalindahiya her qatek ferdî. Li gorî van fonksiyonên domdar ên perçekî, fonksiyona zigzagê ya her qatek dikare wekî jêrîn were nivîsandin:
di hevkêşeyê de. (2), \({c}_{11}^{k}\) û \({c}_{22}^{k}\) sabitên elastîkê yên her qatê ne, û h qalindahiya tevayî ya dîskê. Digel vê yekê, \({G}_{x}\) û \({G}_{y}\) rêjeyên serhişkiya guheztinê ya navînî ne, ku wekî 31 têne diyar kirin:
Du fonksiyonên amplituda zigzag (Hevkêşana (3)) û pênc guhêrbarên kinematîk ên mayî (Hevkêşana (2)) yên teoriya deformasyona guheztinê ya rêza yekem komek ji heft kînematîkên ku bi vê guhêrbara teoriya plakaya zigzagê ya guhezbar ve girêdayî ne, pêk tînin. Bi texmînkirina girêdanek xêzikî ya deformasyonê û li ber çavê teoriya zigzag, qada deformasyonê di pergala hevrêziya Cartesian de dikare wekî:
ku \({\varepsilon}_{yy}\) û \({\varepsilon}_{xx}\) deformasyonên normal in, û \({\ gamma}_{yz},{\ gamma}_{xz} \ ) û \({\ gamma}_{xy}\) deformasyonên şirînê ne.
Bi bikaranîna zagona Hooke û li ber çavan teoriya zigzag, têkiliya di navbera tansiyon û çewisandina plakaya ortotropîk a bi avahiyeke latekî ya girêk de dikare ji hevkêşana (1) were bidestxistin. (5)32 ku \({c}_{ij}\) berdewamiya elastîk a matrixa tansiyon-çend e.
cihê ku \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) û \({v}_{ij}^{k}\) tê birîn hêz modula di rêyên cihê de ye, modula Young û rêjeya Poisson. Ji bo tebeqeya îzotopîk ev hevber di her alî de wekhev in. Wekî din, ji bo navokên vegerê yên tîrêjê, wekî ku di Xiflteya 1-ê de tê xuyang kirin, ev taybetmendî dikarin wekî 33 ji nû ve werin nivîsandin.
Serîlêdana prensîba Hamilton ji bo hevkêşeyên tevgerê yên plakaya pirzimanî ya bi navika tîrêjê ya girêk hevkêşeyên bingehîn ên sêwiranê peyda dike. Prensîba Hamilton dikare wiha were nivîsandin:
Di nav wan de, δ operatora guhêrbar, U enerjiya potansiyela çewisandinê, û W xebata ku ji hêla hêza derve ve hatî kirin temsîl dike. Tevahiya enerjiya çenga potansiyelê bi karanîna hevkêşeyê tê wergirtin. (9), ku A herêma balafira navîn e.
Bi texmîna pêkanîna yekreng a barkirinê (p) di arasteya z de, xebata hêza derve dikare ji formula jêrîn were wergirtin:
Veguheztina hevkêşana Hevkêşeyên (4) û (5) (9) û li şûna hevkêşeyê. (9) û (10) (8) û entegrekirina li ser qalindahiya plakê, hevkêşana: (8) dikare wekî ji nû ve were nivîsandin:
Indeksa \(\phi\) fonksiyona zigzagê nîşan dide, \({N}_{ij}\) û \({Q}_{iz}\) hêzên li balafirê û li derveyî balafirê ne, \({M} _{ij }\) deqek kêşanê nîşan dide, û formula hesabkirinê wiha ye:
Sepandina entegrasyonê ji hêla beşan ve li hevkêşeyê. Li şûna formula (12) û hesabkirina hevsengiya guherînê, hevkêşeya diyarker a panela sandwich dikare di forma formula (12) de were bidestxistin. (13).
Wekheviyên kontrolê yên cihêreng ên ji bo lewheyên sê-qat bi serbestî têne piştgirî kirin bi rêbaza Galerkin têne çareser kirin. Di bin şert û mercên qasi-statîk de, fonksiyona nenas wekî hevokek tê hesibandin: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) û \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) sabitên nenas in ku bi kêmkirina xeletiyê têne bidestxistin. \(\overline{\overline{u}} \çep({x{\text{,y}}} \rast)\), \(\overline{\overline{v}} \çep({x{\text {,y}}} \rast)\), \(\overline{\overline{w}} \çep({x{\text{,y}}} \rast)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \çep( {x{\text{,y}}} \rast)\), \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \rast)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \left( {x{\text{, y}}} \rast)\) û \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \rast)\) fonksiyonên ceribandinê ne, ku divê herî kêm şert û mercên sînorî yên pêwîst têr bike. Ji bo şertên sînor ên piştgirîkirî, fonksiyona testê dikare ji nû ve were hesibandin:
Li şûna hevkêşeyan hevkêşeyên cebrî dide. (14) ji hevkêşeyên desthilatdar re, ku dikare bibe sedema bidestxistina hevkêşeyên nenas di hevkêşeya (14) de. (14).
Em modela hêmanên bêdawî (FEM) bikar tînin da ku bi komputer-sîmulasyona guheztina panelek sandwichê ya bi serbestî piştgirîkirî bi avahiyek tîrêjê ya binavkirî wekî bingehîn pêk bînin. Analîz di kodek hêmanên dawîn ên bazirganî de hate kirin (mînak, guhertoya Abaqus 6.12.1). Hêmanên zexm ên hexahedral 3D (C3D8R) bi entegrasyona sadekirî ji bo modela qatên jorîn û jêrîn, û hêmanên tetrahedral ên xêzkirî (C3D4) ji bo modela strukturên tîrêjê yên navîn (konkav) hatine bikar anîn. Me analîzek hesasiyeta tevnek kir da ku lihevhatina tevn ceribandinê bike û encam da ku encamên jicîhûwarkirinê di nav sê qatan de di mezinahiya taybetmendiya herî piçûk de li hev dicivin. Plateka sandwichê bi karanîna fonksiyona barkirina sinusoidal tête barkirin, ku şert û mercên sînor ên bi serbestî piştgirî li çar keviyan digire. Tevgera mekanîkî ya elastîk a xêzkirî wekî modelek materyalê ku ji hemî qatan re hatî destnîşan kirin tê hesibandin. Têkiliyek taybetî di navbera qatan de tune, ew bi hev ve girêdayî ne.
Me teknîkên çapkirina 3D bikar anî da ku prototîpa xwe biafirîne (ango panela sandwichê ya bingehîn auxetic sê-çapkirî) û sazûmanek ceribandinê ya xwerû ya têkildar biafirîne da ku şert û mercên guheztinê yên wekhev (barkirina yekreng p bi araste-z) û şertên sînorî (ango . tenê piştgirî) bicîh bîne. di nêzîkatiya me ya analîtîk de tê texmîn kirin (Hêjî. 1).
Panela sandwichê ya ku li ser çapkerek 3D hatî çap kirin ji du çerm (jor û jêrîn) û navikek tîrêjê ya binavkirî pêk tê, ku pîvanên wê di Tabloya 1-ê de têne xuyang kirin, û li ser çapkerek 3D ya Ultimaker 3 (Îtalya) bi karanîna rêbaza depokirinê hate çêkirin ( FDM). teknolojî di pêvajoya wê de tê bikaranîn. Me 3D plakaya bingehîn û strûktûra tora auxetic a sereke bi hev re çap kir, û qata jorîn ji hev cuda çap kir. Ev dibe alîkar ku hûn di pêvajoya rakirina piştgirîyê de ji tevliheviyan dûr nekevin ger ku pêdivî ye ku tevahî sêwirana yekcar were çap kirin. Piştî çapkirina 3D, du beşên cihêreng bi karanîna superglue bi hev ve têne girêdan. Me van hêmanan bi karanîna asîda polîlaktîk (PLA) di dendika dagirtina herî bilind de (ango 100%) çap kir da ku pêşî li kêmasiyên çapkirinê yên herêmî bigire.
Pergala girtina xwerû heman şert û mercên sînorê piştgirî yên hêsan ên ku di modela meya analîtîk de hatine pejirandin vedihewîne. Ev tê vê wateyê ku pergala girtinê rê nade ku panel li kêlekên xwe di rêgezên x û y de bimeşe, hişt ku ev kevî bi serbestî li dora x û y axê bizivirin. Ev bi dîtina fîlên bi radius r = h/2 li çar keviyên pergala girtinê pêk tê (Hêjîrê 2). Ev pergala kelandinê di heman demê de piştrast dike ku barê hatî sepandin bi tevahî ji makîneya ceribandinê veguhezîne panelê û bi xeta navendî ya panelê re were hevûdu kirin (wêne 2). Me teknolojiya çapkirina 3D ya pir-jet (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) û rezberên bazirganî yên hişk (wek rêzeya Vero) bikar anî da ku pergala grip çap bike.
Diyagrama şematîkî ya pergala girtina xwerû ya çapkirî ya 3D û kombûna wê bi panelek sandwîç a çapkirî ya 3D ya bi navek auxetic.
Em ceribandinên çewisandina hema-statîk ên bi tevger-kontrolkirî bi karanîna stûnek ceribandinê ya mekanîkî (Lloyd LR, şaneya barkirinê = 100 N) pêk tînin û hêzên makîneyê û jicîhûwaran bi rêjeya nimûneyê 20 Hz berhev dikin.
Ev beş lêkolînek jimarî ya avahiya sandwichê ya pêşniyarî pêşkêşî dike. Em texmîn dikin ku tebeqeyên jorîn û jêrîn ji rezîna epoksî ya karbonê têne çêkirin, û strukturên tîrêjê yên navika kelijandinê ji polîmerê têne çêkirin. Taybetmendiyên mekanîkî yên materyalên ku di vê lêkolînê de têne bikar anîn di Tabloya 2 de têne destnîşan kirin. Wekî din, rêjeyên bêpîvan ên encamên jicîhûwarkirinê û qadên stresê di Tabloya 3 de têne destnîşan kirin.
Jicîhûwarkirina herî zêde ya bêpîvan a vertîkal a plaqeya bi serbestî ya ku bi yekreng hatî barkirin bi encamên ku bi awayên cihêreng hatine berhev kirin (Table 4). Di navbera teoriya pêşniyarkirî, rêbaza hêmanên dawî û verastkirinên ceribandinê de lihevhatinek baş heye.
Me jicîhûwarkirina vertîkal a teoriya zîgzagê ya guhertî (RZT) bi teoriya elastîka 3D (Pagano), teoriya deformasyona guhastinê ya rêza yekem (FSDT), û encamên FEM (binihêre Fig. 3) berawird kir. Teoriya şûştinê ya rêza yekem, ku li ser bingeha nexşeyên jicîhûwarkirinê yên lewheyên pirreng ên qalind, ji çareseriya elastîk pir cûda dibe. Lêbelê, teoriya zigzag a guhertî encamên pir rast pêşbînî dike. Wekî din, me her weha tansiyona rijandinê ya li derveyî balafirê û stresa normal a di balafirê ya teoriyên cihêreng de berawird kir, ku di nav wan de teoriya zigzag ji FSDT-ê encamên rasttir bi dest xist (Hêjî. 4).
Berawirdkirina çenga vertîkal a normalîzekirî ku bi karanîna teoriyên cihêreng li y = b/2 tê hesibandin.
Guhertina tansiyona birînê (a) û stresa normal (b) li ser qalindahiya panelek sandwichê, ku bi karanîna teoriyên cihêreng têne hesibandin.
Dûv re, me bandora pîvanên geometrîkî yên şaneya yekîneyê ya bi navgînek vegirtî li ser taybetmendiyên mekanîkî yên giştî yên panela sandwichê analîz kir. Goşeya hucreya yekîneyê di sêwirana strukturên tîrêjê yên vegerî de parametreya geometrîkî ya herî girîng e34,35,36. Ji ber vê yekê, me bandora goşeya hucreya yekîneyê, û her weha qalindahiya derveyî navikê, li ser tevhevbûna pelê hesab kir (Hêjîrê 5). Her ku qalindahiya tebeqeya navîn zêde dibe, hejandina herî zêde ya bêpîvan kêm dibe. Hêza xizmkirinê ya nisbî ji bo qatên bingehîn ên stûrtir û dema \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) zêde dibe (ango dema ku yek qatek girêk hebe). Panelên sandwichê yên bi şaneya yekîneya auxetic (ango \(\theta =70^\circ\)) xwedan jicîhûwariyên herî piçûk in (Hêl. 5). Ev nîşan dide ku hêza guheztinê ya navika auxetic ji ya navika auxetic ya kevneşopî bilindtir e, lê kêmtir bikêr e û xwedan rêjeyek Poisson ya erênî ye.
Nerazîbûna herî zêde ya normalîzekirî ya tîrêjek tîrêjê ya binavkirî ya bi goşeyên hucreyê yên yekîneya cihêreng û stûrahiya derveyî balafirê.
Qalindahiya navika kerta auxetic û rêjeya rûberê (ango \(\theta=70^\circ\)) bandorê li guheztina herî zêde ya plakaya sandwîç dike (Wêne 6). Dikare were dîtin ku bi zêdebûna h/l re hejandina herî zêde ya plakê zêde dibe. Digel vê yekê, zêdekirina qalindahiya navika auxetic poroziya strukturên xêzker kêm dike, bi vî rengî hêza çewisandinê ya strukturê zêde dike.
Kêmbûna herî zêde ya panelên sandwichê ku ji hêla strukturên tîrêjê ve bi navek auxetic ji cûrbecûr û dirêjahî ve têne çêkirin.
Lêkolîna zeviyên stresê deverek balkêş e ku dikare bi guheztina pîvanên geometrîkî yên şaneya yekîneyê ve were vekolîn da ku awayên têkçûnê (mînak, delamînasyon) strukturên pirrengî were lêkolîn kirin. Rêjeya Poisson ji tansiyona normal zêdetir bandorek li ser qada tansiyonên rijandinê yên li derveyî balafirgehê dike (binêre Fig. 7). Digel vê yekê, ev bandor ji ber taybetmendiyên ortotropîk ên maddeya van grîtan di rêgezên cûda de nehomojen e. Parametreyên din ên geometrîkî, wekî stûrbûn, bilindahî, û dirêjahiya strukturên xêzkirî, bandorek hindik li ser qada stresê hebû, ji ber vê yekê ew di vê lêkolînê de nehatin analîz kirin.
Guhertina hêmanên stresê yên guheztinê di qatên cihêreng ên panelek sandwichê de bi dagirtina tîrêjê ya bi goşeyên cihêreng ên vegirtinê.
Li vir, hêza çewisandinê ya plakaya pirzimanî ya bi serbestî piştgirîkirî ya ku bi navgîniya tîrêjê ya guncandî ve bi karanîna teoriya zigzag ve tê vekolîn kirin. Formulasyona pêşniyarkirî bi teoriyên din ên klasîk re tê berhev kirin, di nav de teoriya elasticîteyê ya sê-alî, teoriya deformasyona guhastinê ya rêza yekem, û FEM. Em di heman demê de rêbaza xwe bi berhevdana encamên xwe bi encamên ceribandinê yên li ser strukturên sandwîçên çapkirî yên 3D re rast dikin. Encamên me destnîşan dikin ku teoriya zigzagê karibe guheztina strukturên sandwichê yên bi qalindahiya nerm di bin barkêşan de pêşbîn bike. Digel vê yekê, bandora pîvanên geometrîkî yên strukturên tîrêjê yên xêzkirî li ser behremendiya guheztinê ya panelên sandwîç hate analîz kirin. Encam destnîşan dikin ku her ku asta auxetic zêde dibe (ango, θ <90), hêza bendkirinê zêde dibe. Digel vê yekê, zêdekirina rêjeya rûberê û kêmkirina qalindahiya navikê dê hêza guheztinê ya panela sandwich kêm bike. Di dawiyê de, bandora rêjeya Poisson li ser tansiyona guheztinê ya li derveyî planê tê lêkolîn kirin, û tê pejirandin ku rêjeya Poisson bandorek herî mezin li ser tansiyona guheztinê ya ku ji hêla stûrahiya plakaya laminated ve hatî çêkirin heye. Formul û encamnameyên pêşniyarkirî dikarin rê li ber sêwirandin û xweşbînkirina strukturên pirreng bi dagirên tîrêjê girêk di binê şert û mercên barkirinê yên tevlihevtir de ku ji bo sêwirana strukturên bargiran ên di teknolojiya hewa û bijîjkî de hewce ne vekin.
Daneyên ku di lêkolîna heyî de hatine bikar anîn û/an analîz kirin li gorî daxwazek maqûl ji nivîskarên têkildar têne peyda kirin.
Aktai L., Johnson AF û Kreplin B. Kh. Simulasyona hejmarî ya taybetmendiyên hilweşandinê yên kelekên hingiv. hendese. fractal. post. 75 (9), 2616-2630 (2008).
Gibson LJ û Ashby MF Porous Solids: Structure and Properties (Weşana Zanîngeha Cambridge, 1999).
Dema şandinê: Tebax-12-2023