بررسی قابلیت تحمل بار خمشی هسته های آگزتیک خمیده

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: بررسی قابلیت تحمل بار خمشی هسته های آگزتیک خمیده

ارائه دهنده: Provider: مهندس شاهین زهرایی امید

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر مهدی شعبان

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر هاشم مظاهری

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر علی علوی‌نیا، دکتر رحمن سیفی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 8 - 1404/7/20

مکان ارائه: Place of presentation: سالن کنفرانس دانشکده مهندسی

چکیده: Abstract: فرا مواد مکانیکی دسته‌ای از مواد نوین هستند که ویژگی‌های ماکروسکوپیک خود، نظیر انعطاف‌پذیری و مقاومت مکانیکی، را از ساختارهای ریزمقیاس درون خود کسب می‌کنند. این مواد عمدتاً از سلول‌های واحد تکرارشونده سه‌بعدی تشکیل شده و با پیشرفت فناوری چاپ سه‌بعدی به یکی از موضوعات پرچالش و پرکاربرد در حوزه مهندسی تبدیل شده‌اند. در این پژوهش، قابلیت تحمل بار خمشی هسته‌های آگزتیک خمیده موردبررسی قرار گرفت. در گام نخست، خواص مکانیکی ماده +PLA بر اساس نتایج آزمون کشش و استخراج نمودار تنش–کرنش تعیین گردید. سپس سه هندسه آنتی‌تتراکایرال، تتراکایرال و هگزاکایرال در دو حالت تخت و منحنی در راستاهای x و z طراحی و با استفاده از چاپگر سه‌بعدی تولید و تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند. در ادامه، عملکرد سازه‌ها بر اساس ضریب خمشی و جذب انرژی ویژه به‌صورت تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. سپس مدل‌سازی اجزای محدود انجام گردید و نتایج در مقایسه با داده‌های تجربی اختلاف 5% تا 10% را نشان داد. بر اساس نتایج آزمون‌های تجربی نمونه‌های تخت و منحنی هندسه آنتی تتراکایال در راستای x از نظر ضریب خمشی ۱۸% و از نظر جذب انرژی ویژه 45% و در راستای z ضریب خمشی 48% و از نظر جذب انرژی ویژه 57% با یکدیگر اختلاف داشت. این نتایج در هندسه تتراکایرال در جهت x از نظر ضریب خمشی 25% و در جذب انرژی ویژه 56% بوده و در راستای z به ترتیب 15% و 12% بوده است. در هندسه هگزاکایرال، مقادیر ضریب خمشی و جذب انرژی ویژه در راستای X اختلاف قابل‌توجهی نداشتند، درحالی‌که در جهت Z به ترتیب با 32% و 50% اختلاف مشاهده شدند. در ادامه به‌منظور ارتقای خواص مکانیکی و دستیابی به نمونه‌های بهینه، طراحی آزمایش بر اساس طرح سفارشی (Optimal Custom) انجام شد. در این طرح که به‌صورت دو هدفه تعیین شد، چهار پارامتر هندسی به همراه یک پارامتر دیگر که تعیین‌کننده مختصات هندسة جدید نمونه‌ها بود، به‌عنوان عوامل اصلی در نظر گرفته شدند. بر اساس طراحی آزمایش انجام‌شده، برای هر هندسه تعداد ۲۹ نمونه پیشنهاد گردید که این نمونه‌ها در نرم‌افزار اجزای محدود مورد تحلیل قرار گرفت. نمونه‌های بهینه برای هر هندسه طراحی و ساخته شدند، سپس تحت آزمون خمش قرار گرفتند و در آباکوس مدل‌سازی شدند. بر اساس تحلیل طراحی آزمایش انجام‌شده با استفاده از نرم‌افزار دیزاین اکسپرت، در هندسه‌های آنتی‌تتراکایرال متغیرهای فاصله بین دو سلول، شعاع انحنا نمونه و جهت بارگذاری و در تتراکایرال، متغیرهای ضخامت، شعاع انحنا و فاصله بین دو سلول و در هندسه هگزا کایرال، متغیرهای ضخامت، شعاع هسته و فاصله بین سلول‌ها تأثیرگذاری بیشتر نسبت به متغیرهای دیگر داشتند.