Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com. Utilizați o versiune de browser cu suport limitat pentru CSS. Pentru cea mai bună experiență, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer). Între timp, pentru a asigura suport continuu, arătăm site-ul fără stiluri și JavaScript.
Structurile panourilor sandwich sunt utilizate pe scară largă în multe industrii datorită proprietăților lor mecanice ridicate. Stratul intermediar al acestor structuri este un factor foarte important în controlul și îmbunătățirea proprietăților lor mecanice în diferite condiții de încărcare. Structurile de zăbrele concave sunt candidați excepționali pentru utilizare ca straturi intermediare în astfel de structuri sandwich din mai multe motive, și anume pentru a-și regla elasticitatea (de exemplu, raportul lui Poisson și valorile rigidității elastice) și ductilitatea (de exemplu, elasticitate ridicată) pentru simplitate. Proprietățile raportului rezistență-greutate sunt obținute prin ajustarea doar a elementelor geometrice care alcătuiesc celula unitară. Aici, investigăm răspunsul la încovoiere al unui panou sandwich cu miez concav cu 3 straturi utilizând teste analitice (de exemplu, teoria zig-zag), computaționale (adică, elemente finite) și experimentale. De asemenea, am analizat efectul diferiților parametri geometrici ai structurii rețelei concave (de exemplu, unghiul, grosimea, raportul dintre lungimea celulei unitare și înălțimea) asupra comportamentului mecanic general al structurii sandwich. Am descoperit că structurile de miez cu comportament auxetic (adică raportul Poisson negativ) prezintă o rezistență la încovoiere mai mare și efort de forfecare în afara planului minim în comparație cu rețelele convenționale. Descoperirile noastre pot deschide calea pentru dezvoltarea de structuri avansate de inginerie multistrat cu grile de bază arhitecturale pentru aplicații aerospațiale și biomedicale.
Datorită rezistenței lor ridicate și greutății reduse, structurile sandwich sunt utilizate pe scară largă în multe industrii, inclusiv proiectarea echipamentelor mecanice și sportive, inginerie marină, aerospațială și biomedicală. Structurile reticulate concave sunt un potențial candidat fiind considerate ca straturi de bază în astfel de structuri compozite datorită capacității lor superioare de absorbție a energiei și proprietăților raportului ridicat rezistență-greutate1,2,3. În trecut, s-au făcut eforturi mari pentru a proiecta structuri sandwich ușoare cu zăbrele concave pentru a îmbunătăți în continuare proprietățile mecanice. Exemple de astfel de modele includ sarcini de înaltă presiune în corpurile navelor și amortizoarele din automobile4,5. Motivul pentru care structura rețelei concave este foarte populară, unică și potrivită pentru construcția panourilor sandwich este capacitatea sa de a-și regla în mod independent proprietățile elastomecanice (de exemplu, rigiditatea elastică și comparația Poisson). O astfel de proprietate interesantă este comportamentul auxetic (sau raportul negativ al lui Poisson), care se referă la expansiunea laterală a unei structuri de zăbrele atunci când este întinsă longitudinal. Acest comportament neobișnuit este legat de designul microstructural al celulelor sale elementare constitutive7,8,9.
De la cercetările inițiale ale Lakes în producerea de spume auxetice, au fost depuse eforturi semnificative pentru a dezvolta structuri poroase cu un raport Poisson negativ10,11. Au fost propuse mai multe geometrii pentru a atinge acest obiectiv, cum ar fi celulele unitare chirale, semirigide și rigide rotative, toate care prezintă un comportament auxetic. Apariția tehnologiilor de fabricație aditivă (AM, cunoscută și ca imprimare 3D) a facilitat, de asemenea, implementarea acestor structuri auxetice 2D sau 3D13.
Comportamentul auxetic oferă proprietăți mecanice unice. De exemplu, Lakes și Elms14 au arătat că spumele auxetice au o forță de curgere mai mare, o capacitate mai mare de absorbție a energiei de impact și o rigiditate mai mică decât spumele convenționale. În ceea ce privește proprietățile mecanice dinamice ale spumelor auxetice, acestea prezintă rezistență mai mare la sarcini dinamice de rupere și alungire mai mare la tensiune pură15. În plus, utilizarea fibrelor auxetice ca materiale de armare în compozite le va îmbunătăți proprietățile mecanice16 și rezistența la deteriorarea cauzată de întinderea fibrelor17.
Cercetările au arătat, de asemenea, că utilizarea structurilor auxetice concave ca nucleu al structurilor compozite curbe poate îmbunătăți performanța lor în afara planului, inclusiv rigiditatea și rezistența la încovoiere18. Folosind un model stratificat, s-a observat, de asemenea, că un miez auxetic poate crește rezistența la rupere a panourilor compozite19. Compozitele cu fibre auxetice previn, de asemenea, propagarea fisurilor în comparație cu fibrele convenționale20.
Zhang și colab.21 au modelat comportamentul dinamic de coliziune al structurilor celulare care revin. Ei au descoperit că tensiunea și absorbția de energie ar putea fi îmbunătățite prin creșterea unghiului celulei unității auxetice, rezultând o rețea cu un raport Poisson mai negativ. Ei au sugerat, de asemenea, că astfel de panouri sandwich auxetice ar putea fi folosite ca structuri de protecție împotriva sarcinilor de impact cu viteză mare de deformare. Imbalzano et al.22 au raportat, de asemenea, că foile compozite auxetice pot disipa mai multă energie (adică de două ori mai mult) prin deformarea plastică și pot reduce viteza maximă pe verso cu 70% în comparație cu foile cu un singur strat.
În ultimii ani, s-a acordat multă atenție studiilor numerice și experimentale ale structurilor sandwich cu umplutură auxetică. Aceste studii evidențiază modalități de îmbunătățire a proprietăților mecanice ale acestor structuri sandwich. De exemplu, luarea în considerare a unui strat auxetic suficient de gros ca miez al unui panou sandwich poate avea ca rezultat un modul Young efectiv mai mare decât cel mai rigid strat23. În plus, comportamentul la încovoiere al grinzilor laminate 24 sau al tuburilor cu miez auxetic 25 poate fi îmbunătățit cu algoritmul de optimizare. Există și alte studii privind testarea mecanică a structurilor sandwich cu miez expandabil sub sarcini mai complexe. De exemplu, testarea la compresiune a compozitelor de beton cu agregate auxetice, panouri sandwich sub sarcini explozive27, încercări de încovoiere28 și încercări de impact cu viteză mică29, precum și analiza îndoirii neliniare a panourilor sandwich cu agregate auxetice diferențiate funcțional30.
Deoarece simulările pe computer și evaluările experimentale ale unor astfel de proiecte sunt adesea consumatoare de timp și costisitoare, este nevoie de a dezvolta metode teoretice care să poată furniza eficient și precis informațiile necesare pentru proiectarea structurilor de miez auxetice multistrat în condiții de încărcare arbitrare. timp rezonabil. Cu toate acestea, metodele analitice moderne au o serie de limitări. În special, aceste teorii nu sunt suficient de precise pentru a prezice comportamentul materialelor compozite relativ groase și pentru a analiza compozite compuse din mai multe materiale cu proprietăți elastice foarte diferite.
Deoarece aceste modele analitice depind de sarcinile aplicate și de condițiile la limită, aici ne vom concentra asupra comportamentului la încovoiere al panourilor sandwich cu miez auxetic. Teoria echivalentă a unui singur strat utilizată pentru astfel de analize nu poate prezice corect tensiunile de forfecare și axiale în laminate foarte neomogene din compozitele sandwich de grosime moderată. Mai mult, în unele teorii (de exemplu, în teoria straturilor), numărul de variabile cinematice (de exemplu, deplasarea, viteza etc.) depinde puternic de numărul de straturi. Aceasta înseamnă că câmpul de mișcare al fiecărui strat poate fi descris independent, satisfăcând în același timp anumite constrângeri de continuitate fizică. Prin urmare, acest lucru duce la luarea în considerare a unui număr mare de variabile în model, ceea ce face ca această abordare să fie costisitoare din punct de vedere computațional. Pentru a depăși aceste limitări, propunem o abordare bazată pe teoria zigzagului, o subclasă specifică a teoriei pe mai multe niveluri. Teoria asigură continuitatea tensiunii de forfecare pe toată grosimea laminatului, presupunând un model în zig-zag de deplasări în plan. Astfel, teoria zig-zagului dă același număr de variabile cinematice indiferent de numărul de straturi din laminat.
Pentru a demonstra puterea metodei noastre de a prezice comportamentul panourilor sandwich cu miezuri concave sub sarcini de încovoiere, am comparat rezultatele noastre cu teoriile clasice (adică abordarea noastră cu modele de calcul (adică elemente finite) și date experimentale (adică îndoirea în trei puncte a Panouri tip sandwich imprimate 3D). În acest scop, am derivat mai întâi relația de deplasare pe baza teoriei zigzagului, apoi am obținut ecuațiile constitutive folosind principiul Hamilton și le-am rezolvat folosind metoda Galerkin. Rezultatele obținute sunt un instrument puternic de proiectare corespunzătoare. parametrii geometrici ai panourilor sandwich cu umpluturi auxetice, facilitând căutarea structurilor cu proprietăți mecanice îmbunătățite.
Luați în considerare un panou sandwich cu trei straturi (Fig. 1). Parametri de design geometric: stratul superior \({h}_{t}\), stratul mijlociu \({h}_{c}\) și stratul inferior \({h}_{ b }\) grosime. Emitem ipoteza că miezul structural constă dintr-o structură de zăbrele cu sâmburi. Structura este formată din celule elementare dispuse una lângă alta într-o manieră ordonată. Prin modificarea parametrilor geometrici ai unei structuri concave, este posibilă modificarea proprietăților sale mecanice (adică, valorile raportului lui Poisson și rigidității elastice). Parametrii geometrici ai celulei elementare sunt prezentați în Fig. 1 incluzând unghiul (θ), lungimea (h), înălțimea (L) și grosimea coloanei (t).
Teoria zig-zag-ului oferă predicții foarte precise ale comportamentului de stres și deformare a structurilor compozite stratificate de grosime moderată. Deplasarea structurală în teoria zigzagului constă din două părți. Prima parte arată comportamentul panoului sandwich în ansamblu, în timp ce a doua parte analizează comportamentul dintre straturi pentru a asigura continuitatea tensiunii de forfecare (sau așa-numita funcție zigzag). În plus, elementul în zig-zag dispare pe suprafața exterioară a laminatului, și nu în interiorul acestui strat. Astfel, funcția zigzag asigură că fiecare strat contribuie la deformarea totală a secțiunii transversale. Această diferență importantă oferă o distribuție fizică mai realistă a funcției zigzag în comparație cu alte funcții zigzag. Modelul actual în zigzag modificat nu asigură continuitatea tensiunii transversale de forfecare de-a lungul stratului intermediar. Prin urmare, câmpul deplasării bazat pe teoria zigzagului poate fi scris după cum urmează31.
în ecuație. (1), k=b, c și t reprezintă straturile de jos, mijloc și, respectiv, de sus. Câmpul de deplasare al planului mediu de-a lungul axei carteziene (x, y, z) este (u, v, w), iar rotația de încovoiere în planul în jurul axei (x, y) este \({\uptheta} _ {x}\) și \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) și \({\psi}_{y}\) sunt cantități spațiale de rotație în zig-zag și \({\phi}_{x}^{k}\ stânga ( z \right)\) și \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) sunt funcții în zig-zag.
Amplitudinea zigzagului este o funcție vectorială a răspunsului real al plăcii la sarcina aplicată. Acestea oferă o scalare adecvată a funcției de zigzag, controlând astfel contribuția generală a zigzagului la deplasarea în plan. Tensiunea de forfecare pe grosimea plăcii este formată din două componente. Prima parte este unghiul de forfecare, uniform pe grosimea laminatului, iar a doua parte este o funcție constantă pe bucăți, uniformă pe grosimea fiecărui strat individual. Conform acestor funcții constante pe bucăți, funcția zigzag a fiecărui strat poate fi scrisă ca:
în ecuație. (2), \({c}_{11}^{k}\) și \({c}_{22}^{k}\) sunt constantele de elasticitate ale fiecărui strat, iar h este grosimea totală a discul. În plus, \({G}_{x}\) și \({G}_{y}\) sunt coeficienții medii ponderați de rigiditate la forfecare, exprimați ca 31:
Cele două funcții de amplitudine în zigzag (Ecuația (3)) și celelalte cinci variabile cinematice (Ecuația (2)) ale teoriei deformării prin forfecare de ordinul întâi constituie un set de șapte cinematici asociate cu această variabilă modificată a teoriei plăcilor în zigzag. Presupunând o dependență liniară a deformației și ținând cont de teoria zigzagului, câmpul de deformare în sistemul de coordonate carteziene poate fi obținut ca:
unde \({\varepsilon}_{yy}\) și \({\varepsilon}_{xx}\) sunt deformații normale și \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) și \({\gamma}_{xy}\) sunt deformații de forfecare.
Folosind legea lui Hooke și ținând cont de teoria zig-zagului, relația dintre stres și deformare a unei plăci ortotrope cu o structură de rețea concavă poate fi obținută din ecuația (1). (5)32 unde \({c}_{ij}\) este constanta elastică a matricei efort-deformare.
unde sunt tăiate \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) și \({v}_{ij}^{k}\) forța este modulul în direcții diferite, modulul lui Young și raportul lui Poisson. Acești coeficienți sunt egali în toate direcțiile pentru stratul izotopic. În plus, pentru nucleele de întoarcere ale rețelei, așa cum se arată în Fig. 1, aceste proprietăți pot fi rescrise ca 33.
Aplicarea principiului lui Hamilton la ecuațiile de mișcare a unei plăci multistrat cu un miez de rețea concav oferă ecuațiile de bază pentru proiectare. Principiul lui Hamilton poate fi scris ca:
Dintre acestea, δ reprezintă operatorul variațional, U reprezintă energia potențială de deformare, iar W reprezintă munca efectuată de forța externă. Energia potențială totală de deformare se obține folosind ecuația. (9), unde A este regiunea planului median.
Presupunând o aplicare uniformă a sarcinii (p) în direcția z, lucrul forței externe poate fi obținut din următoarea formulă:
Înlocuirea ecuației Ecuațiile (4) și (5) (9) și înlocuiți ecuația. (9) și (10) (8) și integrând peste grosimea plăcii, ecuația: (8) poate fi rescrisă ca:
Indicele \(\phi\) reprezintă funcția zigzag, \({N}_{ij}\) și \({Q}_{iz}\) sunt forțe în și în afara planului, \({M} _{ij }\) reprezintă un moment încovoietor, iar formula de calcul este următoarea:
Aplicarea integrării pe părți la ecuație. Înlocuind în formula (12) și calculând coeficientul de variație, ecuația definitorie a panoului sandwich poate fi obținută sub forma formulei (12). (13).
Ecuațiile de control diferențial pentru plăcile cu trei straturi susținute liber sunt rezolvate prin metoda Galerkin. În ipoteza unor condiții cvasi-statice, funcția necunoscută este considerată ca o ecuație: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) și \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) sunt constante necunoscute care pot fi obținute prin minimizarea erorii. \(\overline{\overline{u}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{v}} \left({x{\text {,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{w}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \left( {x{\text{, y}}} \right)\) și \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) sunt funcții de testare, care trebuie să îndeplinească condiţiile la limită minime necesare. Pentru condițiile la limită doar acceptate, funcția de testare poate fi recalculată ca:
Înlocuirea ecuațiilor dă ecuații algebrice. (14) la ecuațiile guvernante, ceea ce poate duce la obținerea de coeficienți necunoscuți în ecuația (14). (14).
Folosim modelarea cu elemente finite (FEM) pentru a simula pe computer îndoirea unui panou sandwich susținut liber cu o structură de rețea concavă ca miez. Analiza a fost efectuată într-un cod comercial cu elemente finite (de exemplu, versiunea Abaqus 6.12.1). Elementele solide hexaedrice 3D (C3D8R) cu integrare simplificată au fost folosite pentru modelarea straturilor superioare și inferioare, iar elementele tetraedrice liniare (C3D4) au fost folosite pentru modelarea structurii rețelei intermediare (concave). Am efectuat o analiză a sensibilității rețelei pentru a testa convergența rețelei și am concluzionat că rezultatele deplasării convergeau la cea mai mică dimensiune a caracteristicii dintre cele trei straturi. Placa sandwich este încărcată folosind funcția de încărcare sinusoidală, ținând cont de condițiile de limită susținute liber la cele patru margini. Comportamentul mecanic liniar elastic este considerat ca un model de material atribuit tuturor straturilor. Nu există un contact specific între straturi, acestea sunt interconectate.
Am folosit tehnici de imprimare 3D pentru a crea prototipul nostru (adică panoul sandwich cu miez auxetic imprimat triplu) și configurația experimentală personalizată corespunzătoare pentru a aplica condiții similare de îndoire (sarcină uniformă p de-a lungul direcției z) și condiții de limită (adică doar suportate). presupuse în abordarea noastră analitică (Fig. 1).
Panoul sandwich imprimat pe o imprimantă 3D constă din două învelișuri (superioară și inferioară) și un miez de zăbrele concav, ale cărui dimensiuni sunt prezentate în Tabelul 1, și a fost fabricat pe o imprimantă 3D Ultimaker 3 (Italia) folosind metoda de depunere ( FDM). tehnologia este utilizată în procesul său. Am imprimat 3D placa de bază și structura principală a rețelei auxetice împreună și am imprimat stratul superior separat. Acest lucru ajută la evitarea oricăror complicații în timpul procesului de îndepărtare a suportului, dacă întregul design trebuie imprimat simultan. După imprimarea 3D, două părți separate sunt lipite împreună folosind superglue. Am imprimat aceste componente folosind acid polilactic (PLA) la cea mai mare densitate de umplere (adică 100%) pentru a preveni orice defecte de imprimare localizate.
Sistemul de prindere personalizat imită aceleași condiții de limită de suport simple adoptate în modelul nostru analitic. Aceasta înseamnă că sistemul de prindere împiedică placa să se miște de-a lungul marginilor sale în direcțiile x și y, permițând acestor margini să se rotească liber în jurul axelor x și y. Acest lucru se realizează luând în considerare fileurile cu raza r = h/2 la cele patru margini ale sistemului de prindere (Fig. 2). Acest sistem de prindere asigură, de asemenea, că sarcina aplicată este transferată complet de la mașina de testare la panou și aliniată cu linia centrală a panoului (fig. 2). Am folosit tehnologia de imprimare 3D multi-jet (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., SUA) și rășini comerciale rigide (cum ar fi seria Vero) pentru a imprima sistemul de prindere.
Diagrama schematică a unui sistem de prindere personalizat imprimat 3D și a ansamblului acestuia cu un panou sandwich imprimat 3D cu un miez auxetic.
Efectuăm teste de compresie cvasistatică controlată cu mișcare folosind un banc de testare mecanic (Lloyd LR, celulă de sarcină = 100 N) și colectăm forțele și deplasările mașinii la o rată de eșantionare de 20 Hz.
Această secțiune prezintă un studiu numeric al structurii sandwich propuse. Presupunem că straturile superioare și inferioare sunt realizate din rășină epoxidică de carbon, iar structura rețelei a miezului concav este realizată din polimer. Proprietățile mecanice ale materialelor utilizate în acest studiu sunt prezentate în Tabelul 2. În plus, rapoartele adimensionale ale rezultatelor deplasării și câmpurile de tensiuni sunt prezentate în Tabelul 3.
Deplasarea maximă verticală adimensională a unei plăci susținute liber încărcate uniform a fost comparată cu rezultatele obținute prin diferite metode (Tabelul 4). Există un acord bun între teoria propusă, metoda elementelor finite și verificările experimentale.
Am comparat deplasarea verticală a teoriei zig-zag modificate (RZT) cu teoria elasticității 3D (Pagano), teoria deformației prin forfecare de ordinul întâi (FSDT) și rezultatele FEM (vezi Fig. 3). Teoria de forfecare de ordinul întâi, bazată pe diagramele de deplasare ale plăcilor groase multistrat, diferă cel mai mult de soluția elastică. Cu toate acestea, teoria zigzagului modificată prezice rezultate foarte precise. În plus, am comparat, de asemenea, efortul de forfecare în afara planului și efortul normal în plan a diferitelor teorii, printre care teoria zigzagului a obținut rezultate mai precise decât FSDT (Fig. 4).
Comparația deformarii verticale normalizate calculate folosind diferite teorii la y = b/2.
Modificarea tensiunii de forfecare (a) și a tensiunii normale (b) pe grosimea unui panou sandwich, calculată folosind diverse teorii.
În continuare, am analizat influența parametrilor geometrici ai celulei unitare cu miez concav asupra proprietăților mecanice generale ale panoului sandwich. Unghiul celulei unitare este cel mai important parametru geometric în proiectarea structurilor reintrate cu zăbrele34,35,36. Prin urmare, am calculat influența unghiului celulei unitare, precum și a grosimii în afara miezului, asupra deformarii totale a plăcii (Fig. 5). Pe măsură ce grosimea stratului intermediar crește, deviația maximă adimensională scade. Rezistența relativă la încovoiere crește pentru straturile de miez mai groase și când \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (adică, când există un strat concav). Panourile sandwich cu o celulă unitară auxetică (adică \(\theta =70^\circ\)) au cele mai mici deplasări (Fig. 5). Aceasta arată că rezistența la încovoiere a miezului auxetic este mai mare decât cea a miezului auxetic convențional, dar este mai puțin eficientă și are un raport Poisson pozitiv.
Deviația maximă normalizată a unei tije de zăbrele concave cu diferite unghiuri de celule unitare și grosime în afara planului.
Grosimea miezului grătarului auxetic și raportul de aspect (adică \(\theta=70^\circ\)) afectează deplasarea maximă a plăcii sandwich (Figura 6). Se poate observa că deformarea maximă a plăcii crește odată cu creșterea h/l. În plus, creșterea grosimii miezului auxetic reduce porozitatea structurii concave, crescând astfel rezistența la încovoiere a structurii.
Deformarea maximă a panourilor sandwich cauzată de structurile cu zăbrele cu un miez auxetic de diferite grosimi și lungimi.
Studiul câmpurilor de stres este un domeniu interesant care poate fi explorat prin modificarea parametrilor geometrici ai celulei unitare pentru a studia modurile de defectare (de exemplu, delaminarea) structurilor multistrat. Raportul lui Poisson are un efect mai mare asupra câmpului tensiunilor de forfecare în afara planului decât efortul normal (vezi Fig. 7). În plus, acest efect este neomogen în diferite direcții datorită proprietăților ortotrope ale materialului acestor grătare. Alți parametri geometrici, cum ar fi grosimea, înălțimea și lungimea structurilor concave, au avut un efect redus asupra câmpului de stres, așa că nu au fost analizați în acest studiu.
Modificarea componentelor tensiunii de forfecare în diferite straturi ale unui panou sandwich cu o umplutură cu zăbrele cu diferite unghiuri de concavitate.
Aici, rezistența la încovoiere a unei plăci multistrat susținute liber cu un miez de rețea concav este investigată folosind teoria zig-zagului. Formularea propusă este comparată cu alte teorii clasice, inclusiv teoria elasticității tridimensionale, teoria deformării prin forfecare de ordinul întâi și FEM. De asemenea, validăm metoda noastră comparând rezultatele noastre cu rezultatele experimentale pe structuri tip sandwich imprimate 3D. Rezultatele noastre arată că teoria zig-zagului este capabilă să prezică deformarea structurilor sandwich de grosime moderată sub sarcini de încovoiere. În plus, a fost analizată influența parametrilor geometrici ai structurii rețelei concave asupra comportamentului la încovoiere a panourilor sandwich. Rezultatele arată că pe măsură ce nivelul auxetic crește (adică θ <90), rezistența la încovoiere crește. În plus, creșterea raportului de aspect și scăderea grosimii miezului va reduce rezistența la încovoiere a panoului sandwich. În final, se studiază efectul raportului lui Poisson asupra efortului de forfecare în afara planului și se confirmă că raportul lui Poisson are cea mai mare influență asupra efortului de forfecare generat de grosimea plăcii laminate. Formulele și concluziile propuse pot deschide calea spre proiectarea și optimizarea structurilor multistrat cu umpluturi de zăbrele concave în condiții de încărcare mai complexe necesare pentru proiectarea structurilor portante în tehnologia aerospațială și biomedicală.
Seturile de date utilizate și/sau analizate în studiul curent sunt disponibile de la autorii respectivi la cerere rezonabilă.
Aktai L., Johnson AF și Kreplin B. Kh. Simularea numerică a caracteristicilor de distrugere a miezurilor de fagure. inginer. fractal. blană. 75(9), 2616–2630 (2008).
Gibson LJ și Ashby MF Solide poroase: Structură și proprietăți (Cambridge University Press, 1999).
Ora postării: 12-aug-2023