توصيفگر ها :
سازه هاي ساندويچي با هسته موجي شكل , چاپگرهاي سه بعدي , خواص خمشي , اجزاي محدود
چكيده فارسي :
كامپوزيت‌هاي سه بعدي با هسته موجدار به دليل ساختار ساده‌تر، هزينه توليد كمتر، داشتن كاربردهاي چندمنظوره و ارائه استحكام ساختاري
بيشتر، جايگزين مناسبي براي ساختارهاي لانه زنبوري به شمار مي‌روند. با اين حال، توليد اين ساختارها زمانبر و هزينه‌بر است. چاپ سه‌بعدي
به عنوان يك فناوري نوين، روش ساده‌تري براي توليد اين سازه‌ها محسوب شود و با استفاده از آن مي‌توان ساختارهاي پيچيده‌تري را نيز
توليد نمود. با اين حال تحقيقات محدودي در زمينه خواص مكانيكي سازههاي ساندويچي با هسته‌هاي موجي‌شكل توليد شده با چاپگرهاي
سه بعدي گزارش شده است. اين پژوهش به بررسي خواص خمشي سازههاي ساندويچي با هسته كامپوزيتي موجي شكل توليد شده توسط
چاپگر سه‌بعدي مي‌پردازد. اثر تقويت پوسته سازه ساندويچي با الياف ممتد شيشه، اثر هندسه سطح مقطع و نوع بستر پليمري بر خواص
خمشي سازه‌ها بررسي شد. سازههاي ساندويچي كامپوزيتي با هسته موجي‌شكل با سه سطح مقطع مختلف مستطيلي، مثلثي و ذوزنقه‌اي در
نرم‌افزار اتوكد طراحي و سپس با استفاده از دو پليمر پلي لاكتيك اسيد و اكريلونيتريل بوتادين استايرن با ابعاد مطابق با استاندارد مربوطه
چاپ شدند. همچنين براي بررسي اثر تقويت كنندگي الياف با كارايي بالا بر خواص خمشي سازه سه بعدي مربوطه، الياف شيشه با نمره 111
تكس آماده سازي شده و سپس با استفاده از يك نازل با قطر 1/5ميليمتر مورد استفاده قرار گرفت. نتايج آزمون خمش سه‌نقطه نشان مي‌دهد
كه سازههاي ساندويچي توليد شده از پليمر پلي لاكتيك اسيد مقاومت و سختي خمشي به مراتب بيشتري را نسبت به سازه مشابه توليد شده
از آكريلونيتريل بوتادين استايرن نشان دادند. همچنين نتايج آزمايش‌ها نشان دادند كه اثر تقويت‌كنندگي الياف شيشه نسبت به سازه ساندوبچي
پليمري پلي لاكتيك اسيد معني دار بوده است؛ اما بر خلاف انتظار به دليل چسبندگي پليمر مذكور به الياف شيشه زياد چشمگير نيست. مد
شكست سازه‌ها فرورفتگي و يا كمانش پوسته بالايي در زير عامل بارگذار بوده است. همچنين سازه كامپوزيتي توليد شده با پلي لاكتيك
اسيد، خواص خمشي بهتري را نسبت به سازه توليد شده با الياف شيشه و آكريلونيتريل بوتادين استايرن نشان دادند. در نهايت بررسي اثر
شكل هندسي هسته بر خواص خمشي نشان مي‌دهد كه سازه با هسته مثلثي، رفتاري شبيه به مواد شكننده از خود نشان داده و عليرغم سختي
خمشي بيشتر، از حذب انرژي بالايي برخوردار نيست. همچنين جدايش هسته از پوسته در اين سازه‌ها از عوامل اصلي شكست نمونه است.
سازههاي با هسته ذوزنقه‌اي از نقطه نظر سختي خمشي پس از سازه توليد شده با هسته مثلثي قرار دارد اما به دليل سطح تماس بيشتر بين هسته
و پوسته بيشترين مقاومت خمشي را از خود نشان داده است؛ با اين‌حال نسبت به سازه مستطيلي از چذب انرژي كمتري برخوردار است. نتايج
شبيه سازي توانسته است كمانش پوسته‌ها و ديواره‌هاي هسته و نيز جدايش پوسته و هسته را به خوبي نشان دهد
چكيده انگليسي :
Three-dimensional composites with corrugated cores are considered a suitable alternative to
honeycomb structures due to their simpler structure, lower production costs, multifunctional
applications, and greater structural strength. However, the production of these structures is
time-consuming and costly. Three-dimensional printing, as an innovative technology, offers
a simpler method for producing these structures and can also be used to create more complex
designs. Nevertheless, limited research has been reported on the mechanical properties of
sandwich structures with corrugated cores produced by 3D printers. This study investigates
the flexural properties of sandwich structures with composite corrugated cores produced by
a 3D printer. The effects of reinforcing the sandwich structure’s shell with continuous glass
fibers, the cross-sectional geometry, and the type of polymer matrix on the flexural
properties of the structures were examined. Composite sandwich structures with corrugated
cores were designed in AutoCAD with three different cross-sectional shapes: rectangular,
triangular, and trapezoidal. These were then printed using two polymers, polylactic acid
(PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS), according to the relevant standards.
Additionally, to investigate the reinforcing effect of high-performance fibers on the flexural
properties of the corresponding 3D structure, glass fibers with a tex of 100 were prepared
and used with a nozzle diameter of 1.5 mm. The results of the three-point bending test
indicate that sandwich structures made from PLA polymer exhibited significantly higher
flexural strength and stiffness compared to similar structures made from ABS. The test
results also showed that the reinforcing effect of glass fibers on the PLA polymer sandwich
structure was significant; however, contrary to expectations, the adhesion of the polymer to
the glass fibers was not very pronounced. The failure mode of the structures was indentation
or buckling of the upper shell under the loading factor. Additionally, the composite structure
made from PLA demonstrated better flexural properties compared to the structure made from
glass fibers and ABS. Finally, examining the effect of core geometry on flexural properties76
revealed that the structure having triangular core behaved similarly to brittle materials and,
despite having higher flexural stiffness, did not exhibit high energy absorption. Furthermore,
core-shell delamination in these structures was one of the main causes of sample failure.
Structures with trapezoidal cores ranked second in flexural stiffness after the triangular core
structure but showed the highest flexural strength due to the greater contact area between the
core and shell; however, they had lower energy absorption compared to rectangular
structures. The simulation results successfully demonstrated the buckling of the shells and
core walls as well as the delamination of the core and shell
