O ṣeun fun lilo si Nature.com. O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin. Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer). Lakoko, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a n ṣafihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Awọn ẹya nronu Sandwich jẹ lilo pupọ ni ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ nitori awọn ohun-ini ẹrọ iṣelọpọ giga wọn. Interlayer ti awọn ẹya wọnyi jẹ ifosiwewe pataki pupọ ni ṣiṣakoso ati imudarasi awọn ohun-ini ẹrọ wọn labẹ ọpọlọpọ awọn ipo ikojọpọ. Awọn ẹya concave jẹ awọn oludije to dayato fun lilo bi awọn interlayers ni iru awọn ẹya ipanu fun awọn idi pupọ, eyun lati tunse rirọ wọn (fun apẹẹrẹ, ipin Poisson ati awọn iye rirọ rirọ) ati ductility (fun apẹẹrẹ, rirọ giga) fun ayedero. Awọn ohun-ini ipin agbara-si-iwọn jẹ aṣeyọri nipasẹ ṣiṣatunṣe awọn eroja jiometirika nikan ti o jẹ sẹẹli ẹyọ. Nibi, a ṣe iwadii esi rọ ti 3-Layer concave core sandwich panel nipa lilo analitikali (ie, ẹkọ zigzag), iširo (ie, ipin opin) ati awọn idanwo idanwo. A tun ṣe atupale ipa ti ọpọlọpọ awọn aye-jiometirika ti eto latissi concave (fun apẹẹrẹ igun, sisanra, gigun sẹẹli si ipin giga) lori ihuwasi ẹrọ gbogbogbo ti igbekalẹ ipanu. A ti rii pe awọn ẹya mojuto pẹlu ihuwasi auxetic (ie ipin Poisson odi) ṣe afihan agbara irọrun ti o ga julọ ati wahala rirẹ-ọkọ ofurufu ti o kere ju ni akawe si awọn grating ti aṣa. Awọn awari wa le ṣe ọna fun idagbasoke ti ilọsiwaju awọn ẹya multilayer ti o ni ilọsiwaju pẹlu awọn lattice mojuto ayaworan fun aaye afẹfẹ ati awọn ohun elo biomedical.
Nitori agbara giga wọn ati iwuwo kekere, awọn ẹya ipanu jẹ lilo pupọ ni ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ, pẹlu ẹrọ ati apẹrẹ ohun elo ere idaraya, omi okun, afẹfẹ, ati imọ-ẹrọ biomedical. Awọn ẹya concave lati inu jẹ oludije ti o pọju ti a gbero bi awọn fẹlẹfẹlẹ mojuto ni iru awọn ẹya akojọpọ nitori agbara gbigba agbara ti o ga julọ ati awọn ohun-ini ipin agbara-si-iwọn1,2,3. Ni iṣaaju, awọn igbiyanju nla ni a ti ṣe lati ṣe apẹrẹ awọn ẹya sandwich iwuwo fẹẹrẹ pẹlu awọn lattice concave lati mu ilọsiwaju si awọn ohun-ini ẹrọ. Awọn apẹẹrẹ ti iru awọn apẹrẹ pẹlu awọn ẹru titẹ giga ni awọn ọkọ oju-omi ọkọ oju omi ati awọn apaniyan mọnamọna ni awọn ọkọ ayọkẹlẹ4,5. Idi ti eto latissi concave jẹ olokiki pupọ, alailẹgbẹ ati pe o dara fun ikole nronu ipanu ni agbara rẹ lati tunse ni ominira awọn ohun-ini elastomechanical rẹ (fun apẹẹrẹ rirọ ati lafiwe Poisson). Ọkan iru ohun-ini ti o nifẹ si ni ihuwasi auxetic (tabi ipin Poisson odi), eyiti o tọka si imugboroja ita ti eto latissi nigbati o na ni gigun. Iwa dani yii ni ibatan si apẹrẹ microstructural ti awọn sẹẹli alakọbẹrẹ ti o jẹ apakan7,8,9.
Niwọn igba ti iwadii akọkọ ti Lakes sinu iṣelọpọ awọn foams auxetic, awọn akitiyan pataki ni a ti ṣe lati ṣe agbekalẹ awọn ẹya la kọja pẹlu ipin Poisson odi10,11. Orisirisi awọn geometries ni a ti dabaa lati ṣaṣeyọri ibi-afẹde yii, gẹgẹbi chiral, ologbele-kosemi, ati awọn sẹẹli alayipo lile,12 gbogbo eyiti o ṣafihan ihuwasi auxetic. Wiwa ti iṣelọpọ afikun (AM, ti a tun mọ ni titẹ sita 3D) ti tun ṣe imuse imuse ti awọn ẹya auxetic 2D tabi 3D13.
Ihuwasi auxetic pese awọn ohun-ini ẹrọ alailẹgbẹ. Fun apẹẹrẹ, Awọn adagun ati Elms14 ti fihan pe awọn foams auxetic ni agbara ikore ti o ga julọ, agbara gbigba agbara ti o ga julọ, ati lile kekere ju awọn foams aṣa lọ. Pẹlu iyi si awọn ohun-ini ẹrọ ti o ni agbara ti awọn foams auxetic, wọn ṣe afihan resistance ti o ga julọ labẹ awọn ẹru fifọ agbara ati elongation giga labẹ ẹdọfu mimọ15. Ni afikun, lilo awọn okun auxetic bi awọn ohun elo imudara ni awọn akojọpọ yoo mu ilọsiwaju awọn ohun-ini ẹrọ wọn16 ati resistance si ibajẹ ti o fa nipasẹ isan okun17.
Iwadi tun ti fihan pe lilo awọn ẹya auxetic concave gẹgẹbi ipilẹ ti awọn ẹya idapọmọra te le mu iṣẹ ṣiṣe ti ọkọ ofurufu dara si, pẹlu lile ati agbara18. Lilo awoṣe ti o fẹlẹfẹlẹ, o tun ti ṣe akiyesi pe mojuto auxetic le mu agbara fifọ ti awọn panẹli akojọpọ19 pọ si. Awọn akojọpọ pẹlu awọn okun auxetic tun ṣe idiwọ itankale kiraki ni akawe si awọn okun aṣa20.
Zhang et al.21 ṣe apẹrẹ ihuwasi ikọlu agbara ti ipadabọ awọn ẹya sẹẹli. Wọn rii pe foliteji ati gbigba agbara le ni ilọsiwaju nipasẹ jijẹ igun ti sẹẹli ẹyọ auxetic, ti o yọrisi grating pẹlu ipin Poisson odi diẹ sii. Wọn tun daba pe iru awọn panẹli ipanu ipanu le ṣee lo bi awọn ẹya aabo lodi si awọn ẹru ipa oṣuwọn igara giga. Imbalzano et al.22 tun royin pe awọn iwe apiti apapo auxetic le tu agbara diẹ sii (ie lemeji bi Elo) nipasẹ ibajẹ ṣiṣu ati pe o le dinku iyara oke ni apa idakeji nipasẹ 70% ni akawe si awọn iwe afọwọkọ ẹyọkan.
Ni awọn ọdun aipẹ, akiyesi pupọ ni a ti san si awọn iṣiro nọmba ati awọn iwadii esiperimenta ti awọn ẹya ounjẹ ipanu pẹlu kikun auxetic. Awọn ijinlẹ wọnyi ṣe afihan awọn ọna lati mu ilọsiwaju awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn ẹya ipanu wọnyi. Fun apẹẹrẹ, considering kan to nipọn auxetic Layer bi awọn mojuto ti a sandwich nronu le ja si ni kan ti o ga munadoko Young ká modulus ju awọn lile Layer23. Ni afikun, ihuwasi atunse ti awọn opo laminated 24 tabi awọn tubes mojuto auxetic 25 le ni ilọsiwaju pẹlu algorithm ti o dara ju. Awọn ijinlẹ miiran wa lori idanwo ẹrọ ti awọn ẹya ipanu ipanu mojuto faagun labẹ awọn ẹru eka sii. Fun apẹẹrẹ, idanwo funmorawon ti awọn akojọpọ nja pẹlu awọn akojọpọ auxetic, awọn panẹli ipanu labẹ awọn ẹru ibẹjadi27, awọn idanwo atunse28 ati awọn idanwo ipa iyara-kekere29, ati itupalẹ ti atunse ti kii ṣe laini ti awọn panẹli sandwich pẹlu iṣẹ ṣiṣe iyatọ auxetic aggregates30.
Nitori awọn iṣeṣiro kọnputa ati awọn igbelewọn idanwo ti iru awọn apẹrẹ nigbagbogbo n gba akoko ati idiyele, iwulo wa lati ṣe agbekalẹ awọn ọna imọ-jinlẹ ti o le ṣe daradara ati ni deede pese alaye ti o nilo lati ṣe apẹrẹ awọn ẹya ipilẹ auxetic multilayer auxetic labẹ awọn ipo ikojọpọ lainidii. reasonable akoko. Sibẹsibẹ, awọn ọna itupalẹ ode oni ni nọmba awọn idiwọn. Ni pataki, awọn imọ-jinlẹ wọnyi ko ni deede to lati ṣe asọtẹlẹ ihuwasi ti awọn ohun elo idapọmọra ti o nipọn ati lati ṣe itupalẹ awọn akojọpọ ti o jẹ ọpọlọpọ awọn ohun elo pẹlu awọn ohun-ini rirọ ti o yatọ pupọ.
Niwọn bi awọn awoṣe itupalẹ wọnyi da lori awọn ẹru ti a lo ati awọn ipo aala, nibi a yoo dojukọ ihuwasi rọ ti awọn panẹli ipanu ipanu auxetic mojuto. Itọnisọna Layer kanna ti o dọgba ti a lo fun iru awọn itupale ko le ṣe asọtẹlẹ ni deede rirẹ ati awọn aapọn axial ni awọn laminates aisọkan gaan ni awọn akojọpọ ipanu ipanu iwọntunwọnsi. Jubẹlọ, ni diẹ ninu awọn imo (fun apẹẹrẹ, ninu awọn siwa yii), awọn nọmba ti kinematic oniyipada (fun apẹẹrẹ, nipo, iyara, ati be be lo) strongly da lori awọn nọmba ti fẹlẹfẹlẹ. Eyi tumọ si pe aaye ti iṣipopada ti Layer kọọkan le ṣe apejuwe ni ominira, lakoko ti o ni itẹlọrun awọn ihamọ ilosiwaju ti ara kan. Nitorinaa, eyi yori si akiyesi nọmba nla ti awọn oniyipada ninu awoṣe, eyiti o jẹ ki ọna yii jẹ gbowolori ni iṣiro. Lati bori awọn idiwọn wọnyi, a dabaa ọna kan ti o da lori ilana zigzag, ipin kan pato ti imọ-jinlẹ pupọ. Ẹkọ naa n pese ilọsiwaju ti wahala rirẹ jakejado sisanra ti laminate, ti o ro pe ilana zigzag ti awọn gbigbe ninu ọkọ ofurufu. Nitorinaa, ẹkọ zigzag n fun nọmba kanna ti awọn oniyipada kinematic laibikita nọmba awọn fẹlẹfẹlẹ ninu laminate.
Lati ṣe afihan agbara ti ọna wa ni asọtẹlẹ ihuwasi ti awọn panẹli sandwich pẹlu awọn ohun kohun concave labẹ awọn ẹru titẹ, a ṣe afiwe awọn abajade wa pẹlu awọn imọ-jinlẹ kilasika (ie ọna wa pẹlu awọn awoṣe iṣiro (ie awọn eroja ti o pari) ati data esiperimenta (ie itusilẹ-ojuami mẹta ti Awọn panẹli sandwich ti a tẹjade 3D) .Ni opin yii, a kọkọ ni ibatan ibatan sipo ti o da lori ilana zigzag, ati lẹhinna gba awọn idogba idawọle nipa lilo ilana Hamilton ati yanju wọn nipa lilo ọna Galerkin. Awọn abajade ti o gba jẹ ohun elo ti o lagbara fun apẹrẹ ti o baamu. Awọn paramita jiometirika ti awọn panẹli ipanu pẹlu awọn ohun elo auxetic, irọrun wiwa fun awọn ẹya pẹlu awọn ohun-ini ẹrọ imudara.
Ro kan mẹta-Layer sandwich nronu (Fig. 1). Awọn paramita oniru jiometirika: Layer oke \({h}_{t}\), Layer aarin \({h}_{c}\) ati Layer isalẹ \({h}_{ b}\) sisanra. A gboju le won pe mojuto igbekalẹ ni eto latissi pitted kan. Eto naa ni awọn sẹẹli alakọbẹrẹ ti a ṣeto lẹgbẹẹ ara wọn ni ọna ti a paṣẹ. Nipa yiyipada awọn iṣiro jiometirika ti eto concave, o ṣee ṣe lati yi awọn ohun-ini ẹrọ rẹ pada (ie, awọn iye ti ipin Poisson ati lile rirọ). Awọn paramita jiometirika ti sẹẹli alakọbẹrẹ han ni Ọpọtọ. 1 pẹlu igun (θ), ipari (h), iga (L) ati sisanra iwe (t).
Imọran zigzag n pese awọn asọtẹlẹ pipe pupọ ti wahala ati ihuwasi igara ti awọn ẹya idapọmọra siwa ti sisanra iwọntunwọnsi. Iyipo igbekalẹ ninu ilana ẹkọ zigzag ni awọn ẹya meji. Apa akọkọ fihan ihuwasi ti panẹli ipanu lapapọ, lakoko ti apakan keji n wo ihuwasi laarin awọn ipele lati rii daju pe aapọn irẹwẹsi tẹsiwaju (tabi iṣẹ ti a pe ni zigzag). Ni afikun, awọn zigzag ano farasin lori lode dada ti awọn laminate, ki o si ko inu yi Layer. Nitorinaa, iṣẹ zigzag n ṣe idaniloju pe ipele kọọkan ṣe alabapin si lapapọ ibajẹ apakan agbelebu. Iyatọ pataki yii n pese pinpin gidi ti ara ti iṣẹ zigzag ni akawe si awọn iṣẹ zigzag miiran. Awoṣe zigzag ti a ṣe atunṣe lọwọlọwọ ko pese itesiwaju wahala rirẹ-irẹrun lẹgbẹẹ Layer agbedemeji. Nitorinaa, aaye gbigbe ti o da lori ilana zigzag ni a le kọ bi atẹle31.
ninu idogba. (1), k=b, c ati t duro fun isalẹ, arin ati awọn ipele oke, lẹsẹsẹ. Aaye gbigbe ti ọkọ ofurufu ti o tumọ si lẹgbẹẹ ẹyọ Cartesian (x, y, z) jẹ (u, v, w), ati yiyi yiyi ninu ọkọ ofurufu nipa ipo (x, y) jẹ \({\uptheta} _ {x}\) ati \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) àti \({\psi}_{y}\) jẹ́ ìwọ̀n ààyè yíyí zigzag, àti \({\phi}_{x}^{k} z \ọtun)\) ati \({\phi}_{y}^{k}\osi(z\ ọtun)\) jẹ awọn iṣẹ zigzag.
Iwọn titobi ti zigzag jẹ iṣẹ fekito ti idahun gangan ti awo si fifuye ti a lo. Wọn pese igbelowọn ti o yẹ ti iṣẹ zigzag, nitorinaa iṣakoso idasi gbogbogbo ti zigzag si iṣipopada ninu ọkọ ofurufu naa. Irẹrẹ igara kọja sisanra awo ni awọn paati meji. Apa akọkọ jẹ igun rirẹ, aṣọ-aṣọ kọja sisanra ti laminate, ati apakan keji jẹ iṣẹ igbagbogbo ti o ni ẹyọkan, aṣọ ni sisanra ti Layer kọọkan. Ni ibamu si awọn iṣẹ igbagbogbo bi apakan, iṣẹ zigzag ti Layer kọọkan ni a le kọ bi:
ninu idogba. (2), \({c}_{11}^{k}\) àti \({c}_{22}^{k}\) jẹ́ àwọn ohun tí a lè máa rọra fún ìpele kọ̀ọ̀kan, h jẹ́ ìsanra àpapọ̀. disiki naa. Ní àfikún, \({G}_{x}\) àti \({G}_{y}\) jẹ́ ìwọ̀n àwọn olùsọdipúpọ̀ onírẹ́rẹ́, tí a fi hàn bí 31:
Awọn iṣẹ titobi zigzag meji naa (Idogba (3)) ati awọn oniyipada kinematic marun ti o ku (Idogba (2)) ti ilana akọkọ irẹrẹ abuku ilana jẹ eto ti kinematics meje ti o ni nkan ṣe pẹlu oniyipada ilana awo awo zigzag ti a tunṣe. Ti a ro pe igbẹkẹle laini ti abuku ati ni akiyesi ilana ẹkọ zigzag, aaye abuku ninu eto ipoidojuko Cartesian le ṣee gba bi:
níbi tí \({\varepsilon}_{yy}\) àti \({\varepsilon}_{xx}\) ti jẹ́ àbùkù deede, àti \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) ati \({\gamma}_{xy}\) je awon abuku rirun.
Lilo ofin Hooke ati ni akiyesi ilana ẹkọ zigzag, ibatan laarin aapọn ati igara ti awo orthotropic kan pẹlu eto lattice concave le ṣee gba lati idogba (1). (5)32 níbi tí \({c}_{ij}\) jẹ́ ìrọ̀lẹ́ àìnírọ̀lẹ̀ ti matrix ìdààmú.
nibiti a ti ge \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) ati \({v}_{ij}^{k}\) agbara jẹ modulus ni awọn ọna oriṣiriṣi, Modulu ti ọdọ ati ipin Poisson. Awọn iyeida wọnyi jẹ dogba ni gbogbo awọn itọnisọna fun Layer isotopic. Ni afikun, fun awọn ipadabọ awọn ekuro ti lattice, bi o ṣe han ni aworan 1, awọn ohun-ini wọnyi le tun kọ bi 33.
Ohun elo ti ilana Hamilton si awọn idogba ti iṣipopada ti awo multilayer pẹlu mojuto lattice concave pese awọn idogba ipilẹ fun apẹrẹ. Ilana Hamilton le jẹ kikọ bi:
Lara wọn, δ duro fun oniṣẹ iyatọ, U ṣe afihan agbara agbara agbara, ati W ṣe afihan iṣẹ ti o ṣe nipasẹ agbara ita. Lapapọ agbara igara ti o pọju ni a gba ni lilo idogba. (9), nibiti A jẹ agbegbe ti ọkọ ofurufu agbedemeji.
Ti a ro pe ohun elo aṣọ kan ti fifuye (p) ni itọsọna z, iṣẹ ti agbara ita le ṣee gba lati inu agbekalẹ atẹle:
Rirọpo idogba Idogba (4) ati (5) (9) ati rọpo idogba. (9) ati (10) (8) ati sisọpọ lori sisanra awo, idogba: (8) le tun kọ bi:
Atọka \(\phi\) duro iṣẹ zigzag, \({N}_{ij}\) ati \({Q}_{iz}\) jẹ awọn ipa ninu ati jade ninu ọkọ ofurufu, \({M}) _{ij }\) duro fun akoko titẹ, ati pe agbekalẹ iṣiro jẹ bi atẹle:
Nbere isọpọ nipasẹ awọn ẹya si idogba. Fidipo sinu agbekalẹ (12) ati iṣiro iyeida ti iyatọ, idogba asọye ti nronu ipanu le ṣee gba ni irisi agbekalẹ (12). (13).
Awọn idogba iṣakoso iyatọ fun atilẹyin larọwọto awọn awo-orin mẹta jẹ ipinnu nipasẹ ọna Galerkin. Labẹ arosinu ti awọn ipo aimi, iṣẹ aimọ ni a gba bi idogba: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) ati \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) jẹ awọn ohun aimọ ti o le gba nipa didinkẹhin aṣiṣe naa. \(\overline{\overline{u}} \osi({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{v}} \osi({x{\text) {,y}}} \atun)\), \(\overline{\overline{w}} \osi( {x{\text{,y}}} \atun)\), \(\overline{\overline {{\uptheta}_{x}}} \osi( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\uptheta}_{y} }}} \osi( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \osi( {x{\text{, y}}} \ọtun)\) ati \(\overline{\overline{{\psi_{y} }}} \osi( {x{\text{,y}}} \right)\) jẹ awọn iṣẹ idanwo, eyiti o gbọdọ ni itẹlọrun awọn ipo ala ti o kere ju pataki. Fun awọn ipo ala ti o kan ni atilẹyin, iṣẹ idanwo le ṣe atunto bi:
Iyipada awọn idogba funni ni awọn idogba algebra. (14) si awọn idogba iṣakoso, eyiti o le ja si gbigba awọn iye-iye aimọ ni idogba (14). (14).
A nlo awoṣe eroja ti o ni opin (FEM) lati ṣe afiwe kọnputa ti atunse ti panẹli ipanu kan ti o ni atilẹyin larọwọto pẹlu eto lattice concave bi ipilẹ. Onínọmbà naa ni a ṣe ni koodu ipin ipin ti iṣowo (fun apẹẹrẹ, ẹya Abaqus 6.12.1). Awọn eroja hexahedral hexahedral 3D (C3D8R) pẹlu isọpọ irọrun ni a lo lati ṣe apẹẹrẹ awọn ipele oke ati isalẹ, ati awọn eroja tetrahedral laini (C3D4) ni a lo lati ṣe awoṣe agbedemeji (concave) ilana lattice. A ṣe itupalẹ ifamọ mesh kan lati ṣe idanwo isọpọ ti apapo ati pari pe awọn abajade iṣipopada kojọpọ ni iwọn ẹya ti o kere julọ laarin awọn ipele mẹta. A ti kojọpọ awo ipanu kan nipa lilo iṣẹ fifuye sinusoidal, ni akiyesi awọn ipo aala ti o ni atilẹyin larọwọto ni awọn egbegbe mẹrin. Ihuwasi ẹrọ rirọ laini ni a gba bi awoṣe ohun elo ti a yàn si gbogbo awọn fẹlẹfẹlẹ. Ko si olubasọrọ kan pato laarin awọn fẹlẹfẹlẹ, wọn ti ni asopọ.
A lo 3D tita imuposi lati ṣẹda wa Afọwọkọ (ie meteta tejede auxetic mojuto sandwich panel) ati ki o bamu aṣa esiperimenta lati waye iru atunse ipo (aṣọ fifuye p pẹlú awọn z-itọsọna) ati awọn ipo aala (ie. o kan ni atilẹyin). assumed ninu wa analitikali ona (Fig. 1).
Paneli sandwich ti a tẹjade lori itẹwe 3D ni awọn awọ meji (oke ati isalẹ) ati mojuto concave concave, awọn iwọn eyiti o han ni Tabili 1, ati pe o ti ṣelọpọ lori itẹwe 3D Ultimaker (Italy) ni lilo ọna ifisilẹ (Italy). FDM). ọna ẹrọ ti wa ni lilo ninu awọn oniwe-ilana. A 3D tejede mimọ awo ati akọkọ auxetic latissi be jọ, ati ki o tejede oke Layer lọtọ. Eyi ṣe iranlọwọ lati yago fun eyikeyi awọn ilolu lakoko ilana yiyọ atilẹyin ti gbogbo apẹrẹ ni lati tẹjade ni ẹẹkan. Lẹhin titẹ sita 3D, awọn ẹya ara ọtọtọ meji ni a so pọ pẹlu lilo superglue. A ṣe atẹjade awọn paati wọnyi ni lilo polylactic acid (PLA) ni iwuwo infill ti o ga julọ (ie 100%) lati ṣe idiwọ eyikeyi awọn abawọn titẹ sita agbegbe.
Eto didi aṣa ṣe afiwe awọn ipo aala atilẹyin irọrun kanna ti a gba ni awoṣe itupalẹ wa. Eyi tumọ si pe eto mimu ṣe idiwọ igbimọ lati gbigbe ni awọn egbegbe rẹ ni awọn itọnisọna x ati y, gbigba awọn egbegbe wọnyi laaye lati yiyi larọwọto ni ayika awọn aake x ati y. Eyi ni a ṣe nipa considering fillets pẹlu rediosi r = h / 2 ni mẹrin egbegbe ti awọn gripping eto (Fig. 2). Eto clamping yii tun ṣe idaniloju pe fifuye ti a lo ti gbe ni kikun lati ẹrọ idanwo si nronu ati ni ibamu pẹlu laini aarin ti nronu (fig. 2). A lo olona-jet 3D ọna ẹrọ titẹ sita (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) ati awọn resini ti owo kosemi (gẹgẹbi awọn Vero jara) lati tẹjade eto imudani.
Aworan atọka ti eto mimu aṣa aṣa 3D ti a tẹjade ati apejọ rẹ pẹlu panẹli ipanu ipanu 3D ti a tẹjade pẹlu mojuto auxetic kan.
A ṣe awọn idanwo funmorawon kuasi-static ti iṣakoso-iṣipopada nipa lilo ibujoko idanwo ẹrọ (Lloyd LR, sẹẹli fifuye = 100 N) ati gba awọn ipa ẹrọ ati awọn iṣipopada ni iwọn iṣapẹẹrẹ ti 20 Hz.
Abala yii ṣafihan iwadi oni-nọmba kan ti igbekalẹ ipanu ipanu. A ro pe oke ati isalẹ fẹlẹfẹlẹ ti wa ni ṣe ti erogba iposii resini, ati awọn latissi be ti awọn concave mojuto ti wa ni ṣe ti polima. Awọn ohun-ini ẹrọ ti awọn ohun elo ti a lo ninu iwadii yii ni a fihan ni Tabili 2. Ni afikun, awọn ipin iwọn-iwọn ti awọn abajade iṣipopada ati awọn aaye aapọn ni a fihan ni Tabili 3.
Yipo inaro ti o pọ julọ ti awo ti o ni atilẹyin larọwọto ti kojọpọ ni iṣọkan ni a ṣe afiwe pẹlu awọn abajade ti o gba nipasẹ awọn ọna oriṣiriṣi (Table 4). Adehun ti o dara wa laarin imọran ti a dabaa, ọna apinpin ati awọn ijẹrisi idanwo.
A ṣe afiwe iṣipopada inaro ti ẹkọ zigzag ti a ti yipada (RZT) pẹlu ilana elasticity 3D (Pagano), ilana ilana ibajẹ akọkọ (FSDT), ati awọn abajade FEM (wo Fig. 3). Ilana akọkọ-ibẹrẹ, ti o da lori awọn aworan iṣipopada ti awọn apẹrẹ multilayer ti o nipọn, yato pupọ julọ lati ojutu rirọ. Sibẹsibẹ, ẹkọ zigzag ti a tunṣe ṣe asọtẹlẹ awọn abajade deede pupọ. Ni afikun, a tun ṣe afiwe aapọn irẹwẹsi ti ita-ofurufu ati aapọn deede inu-ofurufu ti awọn ero oriṣiriṣi, laarin eyiti ilana zigzag gba awọn abajade deede diẹ sii ju FSDT (Fig. 4).
Ifiwera igara inaro deede ti a ṣe iṣiro nipa lilo awọn ero oriṣiriṣi ni y = b/2.
Yipada ni aapọn rirẹ (a) ati aapọn deede (b) kọja sisanra ti panẹli ipanu kan, ṣe iṣiro nipa lilo awọn imọ-jinlẹ lọpọlọpọ.
Nigbamii ti, a ṣe atupale ipa ti awọn aye-jiometirika ti sẹẹli ẹyọkan pẹlu mojuto concave kan lori awọn ohun-ini ẹrọ gbogbogbo ti panẹli ipanu. Igun sẹẹli ẹyọ jẹ paramita jiometirika pataki julọ ninu apẹrẹ ti awọn ẹya lattice ti o pada sẹhin34,35,36. Nitorinaa, a ṣe iṣiro ipa ti igun sẹẹli ẹyọkan, bakanna bi sisanra ni ita mojuto, lori iyipada lapapọ ti awo (Fig. 5). Bi awọn sisanra ti agbedemeji Layer posi, awọn ti o pọju dimensionless deflection dinku. Agbara atunse ojulumo n pọ si fun awọn fẹlẹfẹlẹ mojuto nipon ati nigbati \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (ie, nigba ti Layer concave kan ba wa). Awọn panẹli Sandwich pẹlu sẹẹli auxetic kan (ie \ (\ theta = 70 ^ \ circ \)) ni awọn gbigbe ti o kere julọ (olusin 5). Eyi fihan pe agbara atunse ti mojuto auxetic ga ju ti mojuto auxetic ti aṣa, ṣugbọn ko ṣiṣẹ daradara ati pe o ni ipin Poisson rere.
Ilọkuro ti o pọju deede ti ọpá finni concave pẹlu oriṣiriṣi awọn igun sẹẹli ẹyọkan ati sisanra ti ọkọ ofurufu.
Awọn sisanra ti mojuto ti awọn auxetic grating ati awọn aspect ratio (ie \ (\ theta = 70 ^ \ circ \)) ni ipa lori awọn ti o pọju nipo ti awọn ounjẹ ipanu awo (olusin 6). O le rii pe ilọkuro ti o pọju ti awo naa pọ si pẹlu jijẹ h / l. Ni afikun, jijẹ sisanra ti mojuto auxetic dinku porosity ti eto concave, nitorinaa jijẹ agbara atunse ti eto naa.
Ilọkuro ti o pọju ti awọn panẹli ipanu ti o ṣẹlẹ nipasẹ awọn ẹya lattice pẹlu ipilẹ auxetic ti awọn sisanra pupọ ati gigun.
Iwadi ti awọn aaye aapọn jẹ agbegbe ti o nifẹ ti o le ṣawari nipasẹ yiyipada awọn iwọn jiometirika ti sẹẹli ẹyọkan lati ṣe iwadi awọn ipo ikuna (fun apẹẹrẹ, delamination) ti awọn ẹya pupọ. Ipin Poisson ni ipa ti o tobi ju lori aaye ti awọn aapọn irẹwẹsi ti ọkọ ofurufu ju aapọn deede (wo aworan 7). Ni afikun, ipa yii jẹ inhomogeneous ni awọn itọnisọna oriṣiriṣi nitori awọn ohun-ini orthotropic ti ohun elo ti awọn gratings wọnyi. Miiran jiometirika sile, gẹgẹ bi awọn sisanra, iga, ati ipari ti awọn concave ẹya, ní kekere ipa lori awọn wahala aaye, ki nwọn ko atupale ninu iwadi yi.
Yipada ninu awọn paati wahala rirẹ ni awọn ipele oriṣiriṣi ti panẹli ipanu kan pẹlu kikun lattice pẹlu awọn igun concavity oriṣiriṣi.
Nibi, agbara atunse ti awo multilayer ti o ni atilẹyin larọwọto pẹlu mojuto lattice concave ni a ṣewadii nipa lilo ilana zigzag. Ilana ti a dabaa ni a fiwera pẹlu awọn imọ-jinlẹ kilasika miiran, pẹlu imọran elasticity onisẹpo mẹta, ilana ibajẹ rirẹ-akọkọ, ati FEM. A tun fọwọsi ọna wa nipa ifiwera awọn abajade wa pẹlu awọn abajade idanwo lori awọn ẹya ipanu ti a tẹjade 3D. Awọn abajade wa fihan pe ẹkọ zigzag ni anfani lati ṣe asọtẹlẹ abuku ti awọn ẹya ipanu ti sisanra iwọntunwọnsi labẹ awọn ẹru titẹ. Ni afikun, ipa ti awọn aye-jiometirika ti eto lattice concave lori ihuwasi atunse ti awọn panẹli ounjẹ ipanu ni a ṣe atupale. Awọn abajade fihan pe bi ipele ti auxetic ti n pọ si (ie, θ <90), agbara atunse n pọ si. Ni afikun, jijẹ ipin abala ati idinku sisanra ti mojuto yoo dinku agbara atunse ti nronu ipanu. Nikẹhin, ipa ti ipin Poisson lori aapọn irẹwẹsi ti ọkọ ofurufu ni a ṣe iwadi, ati pe o jẹri pe ipin Poisson ni ipa ti o tobi julọ lori aapọn rirẹ ti ipilẹṣẹ nipasẹ sisanra ti awo laminated. Awọn agbekalẹ ti a dabaa ati awọn ipinnu le ṣii ọna si apẹrẹ ati iṣapeye ti awọn ẹya multilayer pẹlu awọn ohun elo lattice concave labẹ awọn ipo ikojọpọ eka diẹ sii ti o ṣe pataki fun apẹrẹ ti awọn ẹya gbigbe ni afẹfẹ ati imọ-ẹrọ biomedical.
Awọn ipilẹ data ti a lo ati/tabi atupale ninu iwadi lọwọlọwọ wa lati ọdọ awọn onkọwe oniwun lori ibeere ti o tọ.
Aktai L., Johnson AF ati Kreplin B. Kh. Simulation nomba ti awọn abuda iparun ti awọn ohun kohun oyin. ẹlẹrọ. fractal. onírun. 75 (9), 2616-2630 (2008).
Gibson LJ ati Ashby MF Porous Solids: Igbekale ati Awọn ohun-ini (Cambridge University Press, 1999).
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹjọ-12-2023