ساخت افزودني ساختار پنتوگراف با استفاده از پليمر حافظه‌دار و مشخصه‌يابي در بارگذاري ‌هاي كشش و فشار ساده

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده از ديدگاه مهندسي باتوجه به افزايش جمعيت كره زمين و محدود بودن منابع، بشر نيازمند به كارگيري فناوري‌هايي است كه‌استفاده‌ي بهينه از مواداوليه رامدنظر قراردهد.از طرفي ساخت قطعاتي كه داراي پيچيدگي‌هاي هندسي هستند با روش‌هاي سنتي امكان‌پذير نيست. اين مواردموجب پيدايش و محبوبيت فرايندهاي ساخت افزودني گرديد. اين فناوري امكان توليد هر قطعه با هر ميزان پيچيدگي هندسي را فراهم ميكند وتوانايي‌هاي‌آن‌در توليد سازه‌ها با هندسه پيچيده،زمينه را براي مطالعه ساختارهاي پنتوگراف فراهم آورده است. ساختارهاي پنتوگراف ازدو خانواده الياف موازي تشكيل شده‌اند كه توسط استوانه‌هايي كه محور ناميده مي‌شوند به هم متصل مي‌شوند.آنچه كه در سال‌هاي اخير توجه بسياري را بر ساختارهاي پنتوگراف معطوف كرده‌است توانايي اين ساختار در تحمل تغييرشكل‌هاي بزرگ مي‌باشد.ساختارهاي پنتوگراف مي‌توانند دچار تغيير شكل‌هاي بزرگ شوند درحالي كه همچنان در محدوده‌ي الاستيك هستند.به دنبال‌فناوري چاپ سه‌بعدي،فناوري ديگري به نام چاپ چهاربعدي مطرح شدكه ازفناوري‌هاي مشابه چاپ سه‌بعدي استفاده مي‌كند با اين تفاوت كه بعد تحول در طول زمان را اضافه مي‌كند. چاپ چهار بعدي به منظور اضافه كردن بعد تحول در طول زمان نيازمند به موادي است كه داراي قابليت تغيير شكل يا ساير ويژگي‌ها در طي زمان باشند. چنين موادي، هوشمند ناميده مي‌شوند.يك دسته از مواد هوشمند، مواد حافظ شكل مي‌باشند و پليمرهاي حافظه‌دار از محبوب ترين مواد حافظ شكل هستند. پليمرهاي حافظه‌دار قابليت بازيابي تغيير شكلهاي بسيار بزرگ را دارند. از طرفي ساختارهاي پنتوگراف، قابليت تحمل تغيير شكلهاي بزرگ را دارند. بنابراين به كارگيري پليمرهاي حافظ شكل با يك ساختار پنتوگراف، مي‌تواند منجر به توسعه قابليت‌هاي ساختار پنتوگراف شود و از طرف ديگر قابليت بازيابي اين تغييرشكل‌هاي بزرگ را نيز فراهم ميكند. در اين پژوهش به بررسي خواص مكانيكي ساختارهاي پنتوگراف ساخته شده ازپليمر حافظ‌هدار و پليمر عادي پرداخته شده‌است. به اين منظور، ابتدا يك ساختار پنتوگراف با استفاده از رزين عادي ساخته‌شد و تحت آزمون‌هاي استاتيكي نشان داده شد كه نمونه استاندارد آزمون كشش ساخته‌شده از رزين عادي، تا لحظه شكست حدود 25% كرنش تحمل مي‌كند درحالي‌كه با پنتوگراف شدن ساختار، اين مقدار به 35% افزايش يافت. در ادامه ساختار پنتوگراف با استفاده از رزين حافظه‌دار، چاپ گرديد. ديده شدكه نمونه استاندارد آزمون كشش تا لحظه شكست حدود12%كرنش تحمل مي‌كند. اين ميزان با پنتوگراف شدن ساختار به36%افزايش پيدا كرد. همچنين نشان داده شد كه كرنش باقيمانده درنمونه استاندارد از جنس پليمر حافظه‌دار، تحت آزمون كشش ناقص تا كرنش 6.6%،تحت محرك آب گرم به طور كامل قابليت بازيابي دارد.

221688

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان