مطالعه تجربی و عددی بر روی جذب انرژی یک ساختار سه بعدی آگزتیک

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: مطالعه تجربی و عددی بر روی جذب انرژی یک ساختار سه بعدی آگزتیک

ارائه دهنده: Provider: اشکان مسیبی - مهندسی عمران

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر هاشم مظاهری

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر مهدی شعبان

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر علی علوی نیا - دکتر رحمن سیفی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 7 - 1404/6/16

مکان ارائه: Place of presentation: کلاس 55

چکیده: Abstract: ساختارهای دوره‌ای با هندسه‌های پیچیده، مانند سطوح کمینه تناوبی سه‌گانه (TPMS)، به‌دلیل خواص مکانیکی منحصربه‌فرد خود، به گزینه‌هایی مناسب در طراحی جاذب‌های انرژی در کاربردهای مهندسی تبدیل شده‌اند. در این پژوهش، دو نوع ساختار Gyroid و Schwarz با هدف بررسی و بهینه‌سازی عملکرد جذب انرژی مورد مطالعه قرار گرفتند. ابتدا نمونه‌هایی از هر دو ساختار با ابعاد۸۰×۸۰×۸۰ میلی‌متر و ضخامت اولیه ۲ میلی‌متر در نرم‌افزار سالیورکس طراحی و با استفاده از چاپگر سه‌بعدی FDM و ماده PLA+ ساخته شدند. سپس آزمون فشاری تا مرحله فشردگی کامل با سرعت ۳ میلی‌متر بر دقیقه توسط دستگاه پرس سنتام ۱۵ تن انجام شد. پس از آن، مدل‌سازی عددی در نرم‌افزار آباکوس صورت گرفت و نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی صحت‌سنجی شد. در ادامه، با تغییر ضخامت دیواره (از ۱ تا ۴ میلی‌متر) و اعمال مقیاس‌دهی در راستای Y (بین ۱ تا ۳ برابر)، تأثیر این عوامل بر شاخص‌های جذب انرژی (EA)، جذب انرژی ویژه (SEA)، جذب انرژی ویژه بر اساس حجم (SEAV)، نیروی متوسط لهیدگی (MCF)، پیک نیروی لهیدگی (PCF) و بازده نیروی لهیدگی (CFE) برای هر دو ساختار بررسی گردید. نتایج این تحلیل به نرم‌افزار دیزاین‌اکسپرت منتقل شد و با استفاده از روش طراحی کامپوزیت مرکزی (CCD)، مقادیر بهینه پارامترها برای بیشینه‌سازی SEA استخراج گردید. همچنین، بهینه‌سازی چندهدفه با در نظر گرفتن هم‌زمان شاخص‌های SEA، PCF و MCF به‌منظور دستیابی به ترکیب بهینه عملکرد انجام شد. نتایج نشان داد با افزایش ضخامت، جذب انرژی ساختار افزایش می‌یابد. در بازطراحی ساختار و اعمال مقیاس در راستایY، بهترین عملکرد برای ساختار Schwarz در مقیاس ۳ برابر و برای ساختار Gyroid در مقیاس ۲ برابر به‌دست آمد. با در نظر گرفتن فقط شاخص SEA، بهترین مقادیر بهینه برای ساختارهای Schwarz و Gyroid به‌ترتیب در مقیاس ۲/۶ و ۲/۵ و ضخامت ۲/۵ و ۳/۳ میلی‌متر حاصل شد. همچنین در حالت بهینه‌سازی چندهدفه با لحاظ کردن SEA،MCF و PCF، مقادیر بهینه برای ساختارهای مذکور به‌ترتیب در مقیاس ۲/۳ و ۲/۲ و ضخامت ۳/۲ و ۲/۶ میلی‌متر به‌دست آمد. در مرحله نهایی بازطراحی، ساختار Schwarz به‌صورت مدرج‌سازی‌شده با ضخامت‌های مختلف تولید شدند. تحلیل عددی نشان داد که در مدرج‌سازی یک‌طرفه (ضخامت ۳ ← ۱ میلی‌متر)، مقدار SEA حدود ۲۹٪ و در مدرج‌سازی دوطرفه (ضخامت ۳ ← ۱ ← ۳ میلی‌متر) حدود ۴۹٪ بهبود یافت. این نتایج حاکی از تأثیر قابل‌توجه مدرج‌سازی بر افزایش کارایی جاذب‌های انرژی هستند.

فایل: ّFile: دانلود فایل