Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com. Sampeyan nggunakake versi browser kanthi dhukungan CSS winates. Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer). Ing sawetoro wektu, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nuduhake situs kasebut tanpa gaya lan JavaScript.
Struktur panel sandwich akeh digunakake ing pirang-pirang industri amarga sifat mekanik sing dhuwur. Interlayer saka struktur kasebut minangka faktor sing penting banget kanggo ngontrol lan nambah sifat mekanik ing macem-macem kahanan muatan. Struktur kisi cekung minangka calon pinunjul kanggo digunakake minangka interlayer ing struktur sandwich kasebut amarga sawetara alasan, yaiku kanggo nyetel elastisitas (contone, rasio Poisson lan nilai kaku elastis) lan daktilitas (contone, elastisitas dhuwur) kanggo kesederhanaan. Sifat rasio kekuatan-kanggo-bobot digayuh kanthi nyetel mung unsur geometris sing mbentuk sel unit. Ing kene, kita nyelidiki respon lentur saka panel sandwich inti cekung 3-lapisan kanthi nggunakake tes analitis (yaiku, teori zigzag), komputasi (yaiku, unsur terhingga) lan tes eksperimen. Kita uga nganalisa efek saka macem-macem paramèter geometris saka struktur kisi cekung (eg amba, kekandelan, dawa sel unit kanggo rasio dhuwur) ing prilaku mechanical sakabèhé saka struktur sandwich. Kita nemokake manawa struktur inti kanthi prilaku auxetic (yaiku rasio Poisson negatif) nuduhake kekuatan lentur sing luwih dhuwur lan stres geser sing paling sithik tinimbang karo grating konvensional. Temuan kita bisa mbukak dalan kanggo pangembangan struktur multilayer sing direkayasa canggih kanthi kisi-kisi inti arsitektur kanggo aplikasi aerospace lan biomedis.
Amarga kekuatane dhuwur lan bobote kurang, struktur sandwic digunakake ing pirang-pirang industri, kalebu desain peralatan mekanik lan olahraga, marine, aerospace, lan teknik biomedis. Struktur kisi cekung minangka salah sawijining calon potensial sing dianggep minangka lapisan inti ing struktur komposit kasebut amarga kapasitas panyerepan energi sing unggul lan sifat rasio kekuatan-kanggo-bobot sing dhuwur1,2,3. Ing jaman biyen, usaha gedhe wis ditindakake kanggo ngrancang struktur sandwich entheng kanthi kisi cekung kanggo nambah sifat mekanik. Conto desain kasebut kalebu beban tekanan dhuwur ing lambung kapal lan penyerap kejut ing mobil4,5. Alesan kenapa struktur kisi cekung populer banget, unik lan cocok kanggo konstruksi panel sandwich yaiku kemampuan kanggo nyetel sifat elastomekanis kanthi mandiri (umpamane kaku elastis lan perbandingan Poisson). Salah sawijining sifat sing menarik yaiku prilaku auxetic (utawa rasio Poisson negatif), sing nuduhake ekspansi lateral saka struktur kisi nalika diregangkan kanthi longitudinal. Prilaku sing ora biasa iki ana hubungane karo desain mikrostruktur sel dhasar konstituen7,8,9.
Wiwit riset awal Lakes babagan produksi busa auxetic, usaha sing signifikan ditindakake kanggo ngembangake struktur keropos kanthi rasio Poisson negatif10,11. Sawetara geometri wis diusulake kanggo nggayuh tujuan iki, kayata sel unit kiral, semi-kaku, lan kaku sing puteran,12 kabeh nuduhake prilaku auxetic. Tekane teknologi manufaktur aditif (AM, uga dikenal minangka printing 3D) uga wis nggampangake implementasine struktur auxetic 2D utawa 3D iki13.
Prilaku auxetic nyedhiyakake sifat mekanik sing unik. Contone, Lakes lan Elms14 wis nuduhake yen umpluk auxetic duwe kekuatan ngasilaken sing luwih dhuwur, kapasitas panyerepan energi impact luwih, lan kaku luwih murah tinimbang umpluk conventional. Kanthi gati kanggo sifat mekanik dinamis busa auxetic, padha nuduhake resistensi sing luwih dhuwur ing beban pecah dinamis lan elongasi sing luwih dhuwur ing tension murni15. Kajaba iku, panggunaan serat auxetic minangka bahan penguat ing komposit bakal nambah sifat mekanik16 lan resistensi karusakan sing disebabake dening serat stretch17.
Riset uga nuduhake yen nggunakake struktur auxetic cekung minangka inti saka struktur komposit mlengkung bisa nambah kinerja metu-saka-pesawat, kalebu kaku lentur lan kekuatan18. Nggunakake model berlapis, uga wis diamati yen inti auxetic bisa nambah kekuatan fraktur panel komposit19. Komposit karo serat auxetic uga nyegah propagasi retak dibandhingake serat konvensional20.
Zhang et al.21 modhél prilaku tabrakan dinamis saka struktur sel sing bali. Dheweke nemokake manawa panyerepan voltase lan energi bisa ditingkatake kanthi nambah sudut sel unit auxetic, nyebabake kisi kanthi rasio Poisson sing luwih negatif. Dheweke uga nyaranake manawa panel sandwich auxetic kasebut bisa digunakake minangka struktur protèktif marang beban impact tingkat galur sing dhuwur. Imbalzano et al.22 uga kacarita sing sheets komposit auxetic bisa dissipate liyane energi (IE kaping pindho minangka akeh) liwat ewah-ewahan bentuk plastik lan bisa ngurangi kacepetan ndhuwur ing sisih mbalikke dening 70% dibandhingake sheets ply siji.
Ing taun-taun pungkasan, akeh perhatian wis dibayar kanggo studi numerik lan eksperimen babagan struktur sandwich kanthi pengisi auxetic. Panaliten kasebut nyorot cara kanggo nambah sifat mekanik struktur sandwich kasebut. Contone, considering lapisan auxetic cekap nglukis minangka inti saka panel sandwic bisa kasil modulus Young efektif luwih saka lapisan paling kaku23. Kajaba iku, prilaku mlengkung balok laminated 24 utawa tabung inti auxetic 25 bisa ditingkatake kanthi algoritma optimasi. Ana panaliten liyane babagan uji mekanik struktur sandwich inti sing bisa digedhekake ing beban sing luwih rumit. Contone, tes kompresi komposit beton kanthi agregat auxetik, panel sandwic ing beban mbledhos27, tes mlengkung28 lan tes dampak kecepatan rendah29, uga analisa panel sandwich non-linear kanthi agregat auxetik sing dibedakake sacara fungsional30.
Amarga simulasi komputer lan evaluasi eksperimen saka desain kasebut asring akeh wektu lan larang regane, perlu kanggo ngembangake metode teoretis sing bisa nyedhiyakake informasi kanthi efisien lan akurat sing dibutuhake kanggo ngrancang struktur inti auxetic multilayer ing kahanan loading sing sewenang-wenang. wektu cukup. Nanging, metode analitis modern duwe sawetara watesan. Utamane, teori kasebut ora cukup akurat kanggo prédhiksi prilaku bahan komposit sing relatif kandel lan kanggo nganalisa komposit sing kasusun saka sawetara bahan kanthi sifat elastis sing beda-beda.
Amarga model analitis iki gumantung marang beban sing ditrapake lan kahanan wates, ing kene kita bakal fokus ing prilaku lentur panel sandwich inti auxetic. Teori lapisan siji sing padha sing digunakake kanggo analisis kasebut ora bisa prédhiksi tekanan geser lan aksial kanthi bener ing laminasi sing ora homogen banget ing komposit sandwich ketebalan moderat. Kajaba iku, ing sawetara teori (umpamane, ing teori berlapis), jumlah variabel kinematik (contone, pamindahan, kecepatan, lan liya-liyane) gumantung banget karo jumlah lapisan. Iki tegese lapangan gerak saben lapisan bisa diterangake kanthi mandiri, nalika nyukupi watesan kesinambungan fisik tartamtu. Mulane, iki ndadékaké kanggo njupuk menyang akun nomer akeh variabel ing model, kang ndadekake pendekatan iki komputasi larang. Kanggo ngatasi watesan kasebut, kita ngusulake pendekatan adhedhasar teori zigzag, subclass tartamtu saka teori multilevel. Teori kasebut nyedhiyakake kesinambungan tegangan geser ing saindhenging ketebalan laminate, kanthi nganggep pola zigzag saka pamindahan ing bidang. Mangkono, teori zigzag menehi jumlah variabel kinematik sing padha preduli saka jumlah lapisan ing laminate.
Kanggo nduduhake kekuwatan metode kita kanggo prédhiksi prilaku panel sandwich kanthi intine cekung ing ngisor beban mlengkung, kita mbandhingake asil kita karo teori klasik (yaiku pendekatan kita karo model komputasi (yaiku unsur-unsur winates) lan data eksperimen (yaiku telung titik mlengkung Panel sandwic cetak 3D).Kanggo tujuan iki, pisanan kita entuk hubungan pamindahan adhedhasar teori zigzag, banjur entuk persamaan konstitutif nggunakake prinsip Hamilton lan ditanggulangi kanthi nggunakake metode Galerkin.Asil sing dipikolehi minangka alat sing kuat kanggo desain sing cocog. paramèter geometris saka panel sandwich karo pangisi auxetic, nggampangake panelusuran kanggo struktur karo apik mechanical.
Coba panel sandwich telung lapisan (Fig. 1). Paramèter desain geometris: lapisan ndhuwur \({h}_{t}\), lapisan tengah \({h}_{c}\) lan lapisan ngisor \({h}_{ b }\) kekandelan. Kita hipotesis yen inti struktural kasusun saka struktur kisi pitted. Struktur kasebut kasusun saka sel dhasar sing disusun ing jejere kanthi urutan. Kanthi ngganti paramèter geometris saka struktur cekung, bisa ngganti sifat mekanik (yaiku, nilai rasio Poisson lan kaku elastis). Parameter geometris sel dhasar ditampilake ing Fig. 1 kalebu amba (θ), dawa (h), dhuwur (L) lan kekandelan kolom (t).
Teori zigzag nyedhiyakake prediksi sing akurat banget babagan stres lan prilaku galur struktur komposit berlapis kanthi kekandelan moderat. Pamindahan struktur ing teori zigzag kasusun saka rong bagéan. Pérangan pisanan nuduhake prilaku panel sandwich minangka kabèh, nalika bagéan kapindho katon ing prilaku antarane lapisan kanggo mesthekake lampahing kaku geser (utawa fungsi zigzag disebut). Kajaba iku, unsur zigzag ilang ing lumahing njaba laminate, lan ora nang lapisan iki. Mangkono, fungsi zigzag njamin saben lapisan nyumbang kanggo total deformasi cross-sectional. Bentenane penting iki nyedhiyakake distribusi fisik sing luwih nyata saka fungsi zigzag dibandhingake karo fungsi zigzag liyane. Model zigzag sing diowahi saiki ora nyedhiyakake kontinuitas tegangan geser transversal ing sadawane lapisan penengah. Mula, lapangan pamindahan adhedhasar teori zigzag bisa ditulis kaya ing ngisor iki31.
ing persamaan. (1), k=b, c lan t makili lapisan ngisor, tengah lan ndhuwur, mungguh. Medan pamindahan saka bidang rata-rata ing sadawane sumbu Cartesian (x, y, z) yaiku (u, v, w), lan rotasi mlengkung ing bidang babagan sumbu (x, y) yaiku \({\uptheta} _ {x}\) lan \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) lan \({\psi}_{y}\) minangka jumlah spasial rotasi zigzag, lan \({\phi}_{x}^{k}\ ngiwa ( z \right)\) lan \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) iku fungsi zigzag.
Amplitudo zigzag minangka fungsi vektor saka respon nyata saka piring kanggo beban sing ditrapake. Padha nyedhiyakake skala sing cocog kanggo fungsi zigzag, saéngga ngontrol kontribusi sakabèhé zigzag menyang pamindahan ing bidang. Galur geser ngliwati ketebalan piring kasusun saka rong komponen. Pérangan pisanan iku amba nyukur, seragam tengen kekandelan saka laminate ing, lan sisih liya punika fungsi pancet piecewise, seragam tengen kekandelan saben lapisan individu. Miturut fungsi konstanta piecewise iki, fungsi zigzag saben lapisan bisa ditulis minangka:
ing persamaan. (2), \({c}_{11}^{k}\) lan \({c}_{22}^{k}\) minangka konstanta elastisitas saben lapisan, lan h minangka kekandelan total disk. Kajaba iku, \({G}_{x}\) lan \({G}_{y}\) minangka koefisien kekakuan geser rata-rata bobot, ditulis minangka 31:
Loro fungsi amplitudo zigzag (Persamaan (3)) lan limang variabel kinematik sing isih ana (Persamaan (2)) saka téori deformasi geser urutan pisanan minangka set pitung kinematik sing digandhengake karo variabel teori piring zigzag sing diowahi iki. Kanthi nganggep katergantungan linear saka deformasi lan nganggep teori zigzag, lapangan deformasi ing sistem koordinat Cartesian bisa diduweni minangka:
ing ngendi \({\ varepsilon}_{yy}\) lan \({\varepsilon}_{xx}\) minangka deformasi normal, lan \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) lan \({\gamma}_{xy}\) minangka deformasi geser.
Nggunakake hukum Hooke lan nganggep teori zigzag, hubungan antara stres lan regangan piring orthotropik kanthi struktur kisi cekung bisa dipikolehi saka persamaan (1). (5)32 ing ngendi \({c}_{ij}\) minangka konstanta elastis saka matriks tegangan-regangan.
ing ngendi \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) lan \({v}_{ij}^{k}\) dipotong Gaya yaiku modulus ing arah sing beda-beda, modulus Young lan rasio Poisson. Koefisien iki padha ing kabeh arah kanggo lapisan isotop. Kajaba iku, kanggo inti bali saka kisi, minangka ditampilake ing Fig. 1, sifat iki bisa ditulis maneh minangka 33.
Aplikasi prinsip Hamilton kanggo persamaan gerakan piring multilayer kanthi inti kisi cekung nyedhiyakake persamaan dhasar kanggo desain kasebut. Prinsip Hamilton bisa ditulis minangka:
Antarane wong-wong mau, δ nggambarake operator variasi, U nuduhake energi potensial regangan, lan W nggambarake kerja sing ditindakake dening gaya eksternal. Total energi regangan potensial dipikolehi kanthi nggunakake persamaan. (9), ing ngendi A minangka wilayah saka bidang median.
Kanthi asumsi aplikasi seragam beban (p) ing arah z, karya gaya eksternal bisa dipikolehi saka rumus ing ngisor iki:
Ngganti persamaan (4) lan (5) (9) lan ngganti persamaan. (9) lan (10) (8) lan nggabungake liwat kekandelan piring, persamaan: (8) bisa ditulis maneh minangka:
Indeks \(\phi\) nggambarake fungsi zigzag, \({N}_{ij}\) lan \({Q}_{iz}\) minangka gaya mlebu lan metu saka bidang, \({M} _{ij }\) nuduhake momen mlengkung, lan rumus pitungan kaya ing ngisor iki:
Nglamar integrasi dening bagean menyang persamaan. Ngganti rumus (12) lan ngitung koefisien variasi, persamaan panjelasan panel sandwich bisa dipikolehi kanthi rumus (12). (13).
Persamaan kontrol diferensial kanggo piring telung lapisan sing didhukung kanthi bebas ditanggulangi kanthi metode Galerkin. Miturut asumsi kahanan kuasi-statis, fungsi sing ora dingerteni dianggep minangka persamaan: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) lan \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) minangka konstanta sing ora dingerteni sing bisa dipikolehi kanthi nyuda kesalahan. \(\overline{\overline{u}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{v}} \left({x{\text {,y}}} \tengen)\), \(\overline{\overline{w}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \kiwa( {x{\text{,y}}} \tengen)\), \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y} }}} \kiwa( {x{\text{,y}}} \tengen)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \kiwa( {x{\text{, y}}} \tengen)\) lan \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) iku fungsi tes, sing kudu nyukupi syarat wates minimal sing dibutuhake. Kanggo kahanan wates sing mung didhukung, fungsi tes bisa diitung maneh minangka:
Substitusi persamaan menehi persamaan aljabar. (14) kanggo persamaan sing ngatur, sing bisa nyebabake koefisien sing ora dingerteni ing persamaan (14). (14).
Kita nggunakake modeling unsur winates (FEM) kanggo simulasi komputer mlengkung saka panel sandwich sing didhukung kanthi bebas kanthi struktur kisi cekung minangka inti. Analisis iki dileksanakake ing kode unsur winates komersial (contone, versi Abaqus 6.12.1). Unsur padhet hexahedral 3D (C3D8R) kanthi integrasi sing disederhanakake digunakake kanggo model lapisan ndhuwur lan ngisor, lan unsur tetrahedral linier (C3D4) digunakake kanggo model struktur kisi intermediate (cekung). Kita nganakake analisis sensitivitas bolong kanggo nguji konvergensi bolong lan nyimpulake yen asil pamindahan konvergen ing ukuran fitur sing paling cilik ing antarane telung lapisan. Piring sandwich dimuat kanthi nggunakake fungsi beban sinusoidal, kanthi nganggep kondisi wates sing didhukung kanthi bebas ing papat pinggiran. Prilaku mekanik elastis linier dianggep minangka model materi sing ditugasake kanggo kabeh lapisan. Ora ana kontak khusus ing antarane lapisan, padha saling nyambungake.
Kita digunakake Techniques printing 3D kanggo nggawe prototipe kita (IE telung dicithak auxetic inti sandwich panel) lan cocog persiyapan eksperimen adat kanggo aplikasi kahanan mlengkung padha (muatan seragam p bebarengan z-arah) lan kahanan wates (IE. mung didhukung). dianggep ing pendekatan analitis kita (Fig. 1).
Panel sandwich sing dicithak ing printer 3D kasusun saka rong kulit (ndhuwur lan ngisor) lan inti kisi cekung, ukuran ditampilake ing Tabel 1, lan diprodhuksi ing printer Ultimaker 3 3D (Italia) nggunakake metode deposisi ( FDM). teknologi digunakake ing proses sawijining. Kita 3D nyithak piring dasar lan struktur kisi auxetic utama bebarengan, lan nyithak lapisan ndhuwur kanthi kapisah. Iki mbantu supaya ora ana komplikasi sajrone proses mbusak dhukungan yen kabeh desain kudu dicithak bebarengan. Sawise nyetak 3D, rong bagean kapisah disambungake kanthi nggunakake superglue. Kita nyetak komponen kasebut nggunakake asam polylactic (PLA) kanthi kapadhetan isi paling dhuwur (yaiku 100%) kanggo nyegah cacat cetak lokal.
Sistem clamping khusus niru kahanan wates dhukungan sing padha sing diadopsi ing model analitis kita. Iki tegese sistem gripping ngalangi Papan saka obah ing sadawane pinggiran ing x lan y directions, ngidini sudhut iki kanggo muter bebas sak sumbu x lan y. Iki rampung dening nimbang fillet karo radius r = h / 2 ing papat sudhut sistem gripping (Fig. 2). sistem clamping iki uga mesthekake yen mbukak Applied wis kebak ditransfer saka mesin testing kanggo panel lan selaras karo garis tengah panel (anjir. 2). Kita nggunakake teknologi printing 3D multi-jet (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) lan resin komersial kaku (kayata seri Vero) kanggo nyetak sistem genggeman.
Diagram skematis sistem genggaman khusus sing dicithak 3D lan perakitan kanthi panel sandwich sing dicithak 3D kanthi inti auxetic.
Kita nindakake tes kompresi kuasi-statis sing dikontrol gerakan nggunakake bangku uji mekanik (Lloyd LR, sel beban = 100 N) lan ngumpulake pasukan mesin lan pamindahan ing tingkat sampling 20 Hz.
Bagean iki nyedhiyakake studi numerik babagan struktur sandwich sing diusulake. Kita nganggep yen lapisan ndhuwur lan ngisor digawe saka resin epoksi karbon, lan struktur kisi inti cekung digawe saka polimer. Sifat mekanik saka bahan sing digunakake ing panliten iki ditampilake ing Tabel 2. Kajaba iku, rasio tanpa dimensi asil pamindahan lan kolom kaku ditampilake ing Tabel 3.
Maksimum vertikal pamindahan dimensionless saka seragam dimuat bebas didhukung plate dibandhingake karo asil dijupuk dening cara beda (Tabel 4). Ana persetujuan apik antarane teori sing diusulake, metode unsur terhingga lan verifikasi eksperimen.
Kita mbandhingake pamindahan vertikal saka teori zigzag sing diowahi (RZT) karo teori elastisitas 3D (Pagano), teori deformasi geser urutan pisanan (FSDT), lan asil FEM (pirsani Fig. 3). Teori geser urutan pertama, adhedhasar diagram pamindahan saka piring multilayer sing kandel, paling beda karo solusi elastis. Nanging, teori zigzag sing diowahi prédhiksi asil sing akurat banget. Kajaba iku, kita uga mbandhingake tekanan geser metu saka bidang lan tekanan normal ing bidang saka macem-macem teori, ing antarane teori zigzag entuk asil sing luwih akurat tinimbang FSDT (Fig. 4).
Perbandingan galur vertikal sing dinormalisasi diwilang nggunakake teori sing beda ing y = b/2.
Owah-owahan ing kaku geser (a) lan kaku normal (b) liwat kekandelan saka panel sandwich, diwilang nggunakake macem-macem teori.
Sabanjure, kita nganalisa pengaruh paramèter geometris saka sel unit kanthi inti cekung ing sifat mekanik sakabèhé saka panel sandwich. Sudut sel unit minangka parameter geometris sing paling penting ing desain struktur kisi reentrant34,35,36. Mulane, kita ngitung pengaruh sudut sel unit, uga kekandelan njaba inti, ing total deflection saka piring (Fig. 5). Nalika kekandelan lapisan penengah mundhak, defleksi tanpa dimensi maksimal mudhun. Kekuwatan mlengkung relatif mundhak kanggo lapisan inti sing luwih kenthel lan nalika \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (yaiku, nalika ana siji lapisan cekung). Panel sandwich karo sel unit auxetic (ie \(\theta =70^\circ\)) duwe pamindahan paling cilik (Fig. 5). Iki nuduhake yen kekuatan mlengkung inti auxetic luwih dhuwur tinimbang inti auxetic conventional, nanging kurang efisien lan duwe rasio Poisson kang positif.
Defleksi maksimum sing dinormalisasi saka rod kisi cekung kanthi sudut sel unit sing beda lan kekandelan metu saka bidang.
Kekandelan saka inti saka grating auxetic lan rasio aspek (IE \ (\ theta = 70 ^ \ circ \)) mengaruhi pamindahan maksimum saka piring sandwich (Figure 6). Bisa dideleng yen defleksi maksimum piring mundhak kanthi nambah h / l. Kajaba iku, nambah kekandelan saka inti auxetic nyuda porositas saka struktur cekung, mangkono nambah kekuatan mlengkung saka struktur.
Defleksi maksimum panel sandwich disebabake struktur kisi kanthi inti auxetic saka macem-macem kekandelan lan dawa.
Sinau babagan lapangan stres minangka area sing menarik sing bisa ditliti kanthi ngganti parameter geometris sel unit kanggo nyinaoni mode kegagalan (contone, delaminasi) struktur multilayer. Rasio Poisson duweni efek sing luwih gedhe ing bidang tegangan geser metu saka bidang tinimbang tekanan normal (pirsani Fig. 7). Kajaba iku, efek iki ora homogen ing arah sing beda amarga sifat orthotropik saka bahan grating kasebut. Paramèter geometris liyane, kayata kekandelan, dhuwur, lan dawa struktur cekung, ora ana pengaruhe ing lapangan stres, mula ora dianalisis ing panliten iki.
Owah-owahan ing komponen tegangan geser ing macem-macem lapisan saka panel sandwich karo pangisi kisi karo sudhut concavity beda.
Ing kene, kekuatan mlengkung saka piring multilayer sing didhukung kanthi bebas kanthi inti kisi cekung diselidiki kanthi nggunakake teori zigzag. Formulasi sing diusulake dibandhingake karo teori klasik liyane, kalebu teori elastisitas telung dimensi, teori deformasi geser urutan pertama, lan FEM. Kita uga ngesyahke metode kita kanthi mbandhingake asil kita karo asil eksperimen ing struktur sandwich dicithak 3D. Asil kita nuduhake yen teori zigzag bisa prédhiksi deformasi struktur sandwich kanthi kekandelan moderat ing beban mlengkung. Kajaba iku, pengaruh paramèter geometris saka struktur kisi cekung ing prilaku mlengkung saka panel sandwich dianalisis. Asil nuduhake yen tingkat auxetic mundhak (ie, θ <90), kekuatan mlengkung mundhak. Kajaba iku, nambah rasio aspek lan ngurangi kekandelan inti bakal nyuda kekuatan mlengkung saka panel sandwich. Pungkasan, efek rasio Poisson ing stres geser metu saka bidang diteliti, lan dikonfirmasi manawa rasio Poisson duwe pengaruh paling gedhe ing stres geser sing ditimbulake dening kekandelan piring laminated. Rumus lan kesimpulan sing diusulake bisa mbukak dalan kanggo ngrancang lan ngoptimalake struktur multilayer kanthi pengisi kisi cekung ing kahanan muatan sing luwih rumit sing dibutuhake kanggo desain struktur bantalan beban ing aeroangkasa lan teknologi biomedis.
Dhata data sing digunakake lan/utawa dianalisis ing panliten saiki kasedhiya saka panulis masing-masing kanthi panyuwunan sing cukup.
Aktai L., Johnson AF lan Kreplin B. Kh. Simulasi numerik karakteristik karusakan saka inti honeycomb. insinyur. fraktal. wulu. 75(9), 2616–2630 (2008).
Gibson LJ lan Ashby MF Porous Solids: Struktur lan Properties (Cambridge University Press, 1999).
Wektu kirim: Aug-12-2023