بررسی تئوری و تجربی سازه سلولی جدید با تخلخل هدفمند شعاعی ساختهشده به روش ساخت افزایشی و بهینهسازی خواص مکانیکی | ||
| مهندسی مکانیک مدرس | ||
| Article 16, Volume 20, Issue 7, 1399, Pages 1895-1910 PDF (2.14 M) | ||
| Document Type: پژوهشی اصیل | ||
| Authors | ||
| نگار مهتدیفر; مسعود عسگری* | ||
| گروه مهندسی خودرو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
| Abstract | ||
| با توجه به پیشرفتهایی که در تکنیکهای ساخت افزودنی صورت گرفته، امکان طراحی و تولید سازههای سلولی با هندسههای پیچیده با خواص مکانیکی مناسب و وزن کم فراهم آمده است و استفاده از مواد سلولی متخلخل در بسیاری از زمینهها در حال افزایش است. در پژوهش حاضر سازه استوانهای نوینی که در راستای شعاعی توزیع چگالی نسبی و خواص گرادیانی قابل تنظیم دارد، با الهام از ساختار استخوان طراحی و معرفی شده است. سازه سلولی در ۵لایه و از تکرار سلول واحد پایه چهاروجهی منتظم با الگوی مشخص در راستای شعاعی، محیطی و محوری حاصل شده است. با استفاده از روابط تحلیلی، خواص مکانیکی الاستیک سازه تعیین شده است. حل تئوری ارایهشده بهکمک مدلسازی عددی و ساخت افزایشی نمونه پلیمری به روش سنگچاپ سهبعدی و آزمون آن صحهگذاری شده است. مقایسه نتایج بیانگر دقت مناسب حل تئوری است. همچنین اثر متغیرهای هندسی طراحی شامل ارتفاع المان حجمی تکرارشونده، تعداد اضلاع چندضلعی آغازگر و قطر یالها بر روی خواص مکانیکی سازه و توزیع آنها مطالعه شده است. با استفاده از الگوریتمهای ژنتیک بهینهسازی تکهدفه و چندهدفه خواص الاستیک سازه انجام شده است. نتایج بهینهسازی تکهدفه در سازههایی با تخلخلهای ۷۰، ۷۵ و ۸۰% بهترتیب بهبود ۳۲/۹، ۳۵/۹۲ و ۳۵/۶۸% مقدار مدول الاستیسیته بر جرم و افزایش ۱۱۶/۳۵، ۹۶/۴۸ و۷۳/۶۲% مقادیر تنش تسلیم بر جرم در همین تخلخلها، نسبت به سازه مبنا با تخلخلهای مشابه را نشان میدهند. نتایج حاصل، بیانگر قابلیت مناسب سازه برای ایجاد توزیع متغیر خواص و تخلخل و پتانسیل کاربرد آن بهعنوان بافت جایگزین استخوان مصنوعی است. | ||
| Keywords | ||
| مواد سلولی متخلخل; تخلخل گرادیانی شعاعی; ساخت افزایشی; حل تحلیلی; مدلسازی المان محدود; بهینهسازی چندهدفه | ||
| References | ||
|
| ||
|
Statistics Article View: 3,584 PDF Download: 4,711 |
||
| Number of Journals | 45 |
| Number of Issues | 2,174 |
| Number of Articles | 24,685 |
| Article View | 25,081,077 |
| PDF Download | 17,779,341 |