خصيصه يابي محاسباتي رفتار همگن هايپرالاستيك فوم هاي ساخته شده به روش وروني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

مواد جامد سلولي، عموما از خاصيت جذب انرژي بالايي برخوردار مي¬باشند و به دليل اين ويژگي، استفاده از آن ها در طيف گسترده اي از كاربردهاي مهندسي مانند استفاده در انواع سپرها و بسته بندي ها به عنوان ضربه گير فراهم شده است. پيشرفت تكنولوژي در سال هاي اخير باعث شده است كه روش هاي جديدي براي توليد ساختارهاي سلولي ايجاد شود. از جمله ي اين روش ها مي توان به توليد ساختارهاي سلولي با روش ساخت افزودني اشاره كرد. در روش ساخت افزودني، قابليت توليد ساختارهاي سلولي با ويژگي هاي دلخواه مانند تغييرات در ضخامت ديواره ي سلول، مواد تشكيل دهنده ي سلول و خصوصيات ريخت شناسي سلول مانند كنترل نظم سلولي فراهم شده است. اين قابليت ها كه با روش هاي سنتي قابليت كنترل ناچيزي دارند، به انسان كمك مي كند فوم هايي با رفتار كنترل شده طراحي و توليد كنند. اين پيشرفت ها از يك طرف و در دسترس بودن روش هاي ساخت افزودني از طرف ديگر انگيزه را براي مطالعه ي گونه ي جديدي از فوم ها به نام فوم هاي وروني به وجود آورده است. اين فوم ها را مي توان مستقيما در كامپيوتر طراحي، مدل سازي، تحليل و در نهايت مستقيما با روش هاي ساخت افزودني توليد كرد. در مطالعه ي حاضر از آناليز ميكرو مكانيك بر روي سلول نماينده ي حجم و شبيه سازي چند مقياسه براي تعيين رفتار موثر ساختار فوم وروني استفاده شده است. ايده¬ي كلي آناليز ميكرو مكانيك و شبيه سازي چند مقياسه آن است كه يك ساختار غير همگن ميكروسكوپي (فوم)، بتواند مانند يك محيط پيوسته¬ به صورت ماكروسكوپي مدل شود و اثرات ريز ساختاري آن توسط مدل هاي ماكروسكپي تعيين گردد. در مدل سازي چند مقياسه، تعيين ثابت هاي ماده با استفاده از بررسي پاسخ ميكرو ساختار تحت بارگذاري‌هاي مختلف صورت مي‌گيرد. آزمون‌هاي استاندارد شامل كشش و فشار تك محوره، كشش و فشار دو محوره ي مساوي (برش خالص) و آزمون حجمي مي باشد. در راستاي رسيدن به موارد فوق در اين تحقيق، ضمن تشريح الگوريتم وروني، به روش مدل سازي، شرايط مرزي، روش محاسبه ي تنش در سلول نماينده¬ي حجم و توضيح انواع مدل هاي هايپر الاستيك پرداخته شد. در ادامه اثر پارامترهاي مختلف نظير نوع حل گر، ابعاد و شكل سطح مقطع بر روي نمودار تنش-كرنش فوم وروني مورد بررسي قرار گرفت. نتايج تحقيق نشان مي دهد كه در خواص مكانيكي فوم ها، چگالي نسبي پارامتر كليدي و مهمي است. در اين پايان نامه، براي قسمت الاستيك نمودار تنش-كرنش فوم وروني، مشابه با رفتار مواد هايپر الاستيك با برازش مدل هايپر الاستيك نئوهوكين بر روي نمودار تنش-كرنش به دست آمده از نرم افزار محاسباتي آباكوس، ثابت هاي مدل هايپر الاستيك براي چگالي¬هاي نسبي متفاوت محاسبه گرديد. دليل استفاده از مدل نئوهوكين در اين تحقيق پايداري و برازش خوب اين مدل بر روي نمودار تنش-كرنش مي¬باشد. يافته هاي تحقيق نشان مي دهد كه تغييرات ثابت¬هاي هايپر الاستيك در چگالي هاي نسبي مختلف از يك رابطه ي چند جمله اي قابل بيان مي باشد. در ادامه با جايگذاري ثابت هاي هايپر الاستيك در تابع پتانسيل انرژي كرنشي، انرژي ذخيره شده در داخل فوم بدون نياز به محاسبات نرم افزاري قابل محاسبه مي باشد.

216457

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمد مشايخي، مهدي جوانبخت