پديد آورنده :
ابراهيمي، محمد
عنوان :
طراحي يك فراساختار گسترده‌شونده با سفتي و ضريب پواسون منفي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 77ٌٌص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
فرامواد , آگزتيك , مواد هوشمند , گسترده‌شونده , تحمل بار , دوماده‌اي , سفتي منفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/10/15
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/10/16
چكيده فارسي :
در اين پژوهش به طراحي و بررسي ساختاري داراي خواص آگزتيك، گسترده‌شوندگي، استحكام بالا و سفتي منفي، و همچنين داراي قابليت تحمل بار در عين سبك بودن پرداخته شد. به منظور دستيابي به خواص مورد نظر از ساختار سلولي و دوماده‌اي استفاده شد. از نرم‌افزار اجزا محدود آباكوس و از شرايط مرزي تناوبي به منظور شبيه‌سازي سلول واحد تكرارشونده به جاي سازه با تعداد سلول بالا استفاده شد. ساختار پيشنهادي از دو بخش تشكيل شده كه يك بخش استحكام و تحمل بار را فراهم مي‌كند و بخش ديگر كه ميله‌ي اتصال نام‌گذاري شده خواص ديگري نظير سفتي منفي را فراهم مي‌كند. با استفاده از مواد مختلف در ميله‌ي اتصال مي‌توان به نحو دلخواه خواص ساختار را تنظيم كرد. با استفاده از شبيه‌سازي خواص سازه براي ماده‌ي ميله‌ي اتصال با خواص الاستيك خطي، الاستيك‌پلاستيك، سوپرالاستيك و هايپرالاستيك بررسي شد. از خواص فولاد براي تعريف مواد الاستيك و الاستيك‌پلاستيك استفاده شد. براي شبيه‌سازي آلياژ حافظه‌دار از نايتينول با مدل ساختاري سودوالاستيك (سوپر الاستيك) و براي شبيه‌سازي پليمر حافظه‌دار از نوعي پلي‌لاكتيك اسيد با مدل هايپرالاستيك نئوهوكين استفاده شد. شكل ميله‌ي اتصال بيشترين تأثير را در خواص مكانيكي سازه دارد. با توجه به تغيير شكل زياد سازه، استفاده از ميله‌ي اتصال با شكل تير تخت ممكن نيست. سازه با ميله‌ي اتصال با اشكال تير خميده با يك انحنا (c شكل) يا دو انحنا (s شكل) با هر نوع جنس مواد مورد بررسي در اين پژوهش، ويژگي سفتي منفي را دارد. شبيه‌سازي‌ها نشان داد ساخت سازه با آلياژهاي حافظه‌دار و پليمرهاي حافظه‌دار به عنوان ماده‌ي تشكيل دهنده‌ي ميله‌ي اتصال مي‌تواند تمام ويژگي‌هاي مورد نظر را برآورده كند و تغيير شكل زياد سازه همچنان برگشت‌پذير باقي بماند. همچنين بررسي تئوري ساختار سلولي نشان داد مي‌توان بدون شبيه‌سازي سازه نيز برخي پارامترها را با دقت خوبي محاسبه كرد.
چكيده انگليسي :
In this research, the design and analysis of a structure with auxsetic properties, deployability, high strength and negative stiffness, as well as having the ability to bear load while being light, was discussed. In order to achieve the desired properties, cellular and bimaterial structures were used. The cellular structure enabled the properties to be investigated using simulations. Abaqus finite element software and periodic boundary condition were used to simulate the repetitive unit cell instead of the structure with high number of cells. The proposed structure consists of two parts. One section provides strength and load bearing, and the other section, called the connecting rod, provides other properties such as negative stiffness. By using different materials in the connecting rod, the properties of the structure can be adjusted. Using the simulation of the properties of the structure for the second material, it was investigated with linear elastic, elastic-plastic, superelastic and hyperelastic properties. The properties of steel were used to define elastic and elastic-plastic materials. Nitinol with pseudoelastic (superelastic) constitutive model was used to simulate shape memory alloy, and polylactic acid with hyperelastic Neo-Hookean model was used to simulate shape memory polymer. The shape of the connecting rod has the greatest effect on the mechanical properties of the structure. Due to the large deformation of the structure, it is not possible to use a connecting rod with the shape of a straight beam. The structure with connecting rod with curved beam shapes with one curve (c shape) or two curves (s shape) with any type of materials investigated in this research has the characteristic of negative stiffness. The simulations showed that the construction of the structure with shape memory alloys and shape memory polymers as the component of the connecting rod can meet all the desired characteristics and the large deformation of the structure remains reversible. Also, the theoretical examination of this structure showed that it is possible to calculate some parameters with good accuracy even without simulating the structure.
استاد راهنما :
رضا جعفري ندوشن
استاد داور :
مهدي جوان بخت , سعيد ضيائي راد
