Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com. Waxaad isticmaalaysa nooc browser ah oo leh taageero CSS xaddidan. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho browser-ka la cusboonaysiiyay (ama aad damiso Habka Laqabsiga ee Internet Explorer). Dhanka kale, si loo xaqiijiyo taageerada joogtada ah, waxaan muujineynaa goobta aan lahayn qaabab iyo JavaScript.
Qaab dhismeedka guddi-sandwich ah ayaa si weyn looga isticmaalaa warshado badan sababtoo ah sifooyinkooda farsamo ee sarreeya. Dhexdhexaadiyaha dhismayaashani waa arrin aad muhiim u ah xakamaynta iyo hagaajinta sifooyinkooda farsamo ee xaaladaha kala duwan ee loading. Qaab dhismeedka shabagga concave waa musharraxiin aad u wanaagsan oo loogu istcimaalo dhex-galeyaasha qaab-dhismeedka sanduuqan oo kale sababo dhowr ah awgood, kuwaas oo ah in la hagaajiyo bartinimadooda (tusaale, saamiga Poisson iyo qiimayaasha qallafsanaanta) iyo ductility (tusaale, barti sare) ee fududaynta. Sifooyinka saamiga xoogga-ilaa-miisaanka waxaa lagu gaaraa iyada oo la hagaajinayo kaliya walxaha joomatari ee ka kooban unugga unugga. Halkan, waxaynu ku baadhnaa jawaabta dabacsanaanta ee 3-lakab concave core sandwich panel anagoo adeegsanayna falanqaynta (ie, aragtida zigzag), xisaabinta (ie, element dhamaadka) iyo tijaabooyin tijaabo ah. Waxaan sidoo kale falanqeynay saameynta cabbirrada joomatari ee kala duwan ee qaab dhismeedka shabagga concave (tusaale, xagasha, dhumucda, dhererka unugga ilaa saamiga dhererka) ee guud ahaan habdhaqanka farsamada ee qaab dhismeedka sandwich. Waxaan ogaanay in dhismayaasha xudunta u ah dabeecadda auxetic (ie, saamiga Poisson ee taban) ay muujinayaan xoog dabacsanaan oo sarreeya iyo culeyska xiirid ee ugu yar ee ka baxsan diyaaradda marka la barbar dhigo qashinka caadiga ah. Natiijooyinkayagu waxa laga yaabaa inay waddada u xaaraan horumarinta dhismooyin badan oo la farsameeyay oo horumarsan oo leh shabagyo udub dhexaad u ah naqshadaha hawada iyo codsiyada biomedical.
Sababo la xiriira xooggooda sare iyo miisaankooda hooseeya, qaababka sandwich ayaa si weyn looga isticmaalaa warshado badan, oo ay ku jiraan naqshadeynta qalabka farsamada iyo isboortiga, badda, hawada hawada, iyo injineernimada biomedical. Qaab dhismeedka shabagga concave waa hal musharrax oo suurtagal ah in loo tixgeliyo inay yihiin lakabyo xudun u ah qaab-dhismeedyada isku dhafan ee noocan oo kale ah sababtoo ah awooddooda nuugista tamarta sare iyo hantida saamiga xoogga-ilaa-miisaanka oo sarreeya1,2,3. Waagii hore, dadaallo badan ayaa la sameeyay si loo naqshadeeyo qaab-dhismeedka sandwich-ka fudud oo leh shabagyo concave ah si loo sii wanaajiyo sifooyinka farsamada. Tusaalooyinka nashqadaha noocan oo kale ah waxaa ka mid ah culeysyada cadaadiska sare ee maraakiibta iyo kuwa shoogga ah ee baabuurta4,5. Sababta uu qaab-dhismeedka shabagga concave u yahay mid aad loo jecel yahay, gaar ah oo ku habboon dhismaha sanduuqa sandwich waa awoodda ay u leedahay in ay si madaxbannaan u hagaajiso sifooyinka elastomechanical (tusaale qallafsanaanta iyo isbarbardhigga Poisson). Mid ka mid ah hantida xiisaha leh ayaa ah hab-dhaqanka auxetic (ama saamiga Poisson ee taban), kaas oo loola jeedo balaadhinta dambe ee qaab-dhismeedka silbadhka marka si qotodheer loo kala bixiyo. Dabeecaddan aan caadiga ahayn waxay la xiriirtaa naqshadda qaab-dhismeed-yar ee unugyadeeda hoose7,8,9.
Tan iyo cilmi-baadhistii ugu horreysay ee Harooyinka ee wax-soo-saarka xumbo auxetic, dadaallo muhiim ah ayaa la sameeyay si loo horumariyo qaab-dhismeedyo dalool leh oo leh saamiga Poisson ee taban10,11. Dhowr joomatari ayaa la soo jeediyay si loo gaaro yoolkan, sida unugyo unugyo wareeg ah, iyo kuwo adag,12 kuwaas oo dhamaantood muujinaya hab-dhaqan auxetic ah. Imaanshaha tignoolajiyada wax soo saarka wax lagu daro (AM, oo sidoo kale loo yaqaan daabacaadda 3D) ayaa sidoo kale fududaysay hirgelinta dhismayaashan 2D ama 3D auxetic.
Dhaqanka auxetic wuxuu bixiyaa sifooyin farsamo oo gaar ah. Tusaale ahaan, Harooyinka iyo Elms14 waxay muujiyeen in xumbo-baxyada auxetic ay leeyihiin awood dhalidda sare, saamaynta nuugista tamarta sare, iyo qallafsanaanta hoose marka loo eego xumbooyinka caadiga ah. Marka la eego sifooyinka farsamada firfircoon ee xumbo auxetic, waxay muujinayaan iska caabin sare oo ka hooseeya culeysyo jajaban oo firfircoon iyo dherer sare oo ka hooseeya xiisad saafi ah15. Intaa waxaa dheer, isticmaalka fiilooyinka auxetic sida walxaha xoojinta ee isku-dhafka waxay hagaajin doonaan sifooyinkooda farsamada16 iyo caabbinta waxyeellada ay keento fiber stretch17.
Cilmi baaris ayaa sidoo kale muujisay in isticmaalka qaab-dhismeedka auxetic concave sida xudunta u ah dhismooyinka isku dhafan ee qalloocan ay hagaajin karaan waxqabadkooda ka baxsan diyaaradda, oo ay ku jiraan qallafsanaanta iyo xoogga18. Isticmaalka qaab lakabaysan, waxaa sidoo kale la arkay in xudunta auxetic ay kordhin karto xoogga jabka ee muraayadaha isku dhafan19. Isku-dhafka leh fiilooyinka auxetic sidoo kale waxay ka hortagaan faafinta dillaaca marka loo eego fiilooyinka caadiga ah20.
Zhang et al.21 ayaa qaabeeyay habdhaqanka isku dhaca firfircoon ee qaab dhismeedka unugyada soo laabashada. Waxay ogaadeen in tamarta iyo nuugista tamarta la wanaajin karo iyada oo la kordhinayo xagasha unugga auxetic unugga, taasoo keentay in la gooyo saamiga Poisson ee taban. Waxay sidoo kale soo jeediyeen in saanwiijka auxetic ee noocan oo kale ah loo isticmaali karo qaab-dhismeed difaac ah oo ka hortagaya culeysyada heerka cadaadiska sarreeya. Imbalzano et al.22 ayaa sidoo kale sheegay in xaashida isku dhafan ee auxetic ay ku baabi'in karaan tamar badan (ie laba jeer in ka badan) iyada oo loo marayo qallafsanaanta balaastiigga waxayna yareyn kartaa xawaaraha sare ee dhinaca dambe 70% marka la barbardhigo xaashida hal mar.
Sanadihii la soo dhaafay, fiiro gaar ah ayaa la siiyay daraasado tiro iyo tijaabo ah oo ku saabsan qaab-dhismeedka sandwich leh buuxinta auxetic. Daraasadahani waxay muujinayaan siyaabaha lagu wanaajin karo sifooyinka farsamada ee dhismayaasha sandwich. Tusaale ahaan, tixgelinta lakabka auxetic oo ku filan oo dhumucdiisuna tahay xudunta guddida sandwich waxay keeni kartaa modus-ka dhallinta oo tayo sare leh marka loo eego lakabka ugu adag23. Intaa waxaa dheer, habdhaqanka foorarsiga ee alwaaxyada dahaaran ee 24 ama tuubooyinka xudunta u ah auxetic 25 ayaa lagu wanaajin karaa algorithm-ka wanaajinta. Waxaa jira daraasado kale oo ku saabsan tijaabinta makaanikada ee qaab-dhismeedka sanduuqa aasaasiga ah ee la ballaarin karo iyadoo ay saaran yihiin culeysyo aad u adag. Tusaale ahaan, tijaabinta isku-buufinta isku-darka isku-darka ah ee isku-darka auxetic-ga ah, baalal-sandwich ah oo ka hooseeya culeysyada qarxa27, imtixaannada foorarsiga28 iyo imtixaannada saamaynta xawaaraha-hooseeya29, iyo sidoo kale falanqaynta qaloocin aan toos ahayn ee baalal-sandwij ah oo leh isku-darka auxetic-ga oo shaqeynaya30.
Sababtoo ah jilitaanka kumbuyuutarka iyo qiimeynta tijaabada ah ee naqshadaha noocan oo kale ah ayaa inta badan waqti badan qaata oo kharash badan leh, waxaa jira baahi loo qabo in la horumariyo habab aragtiyeed oo si hufan oo sax ah u bixin kara macluumaadka loo baahan yahay si loo naqshadeeyo qaababka asaasiga ah ee auxetic multilayer ee hoos yimaada xaaladaha loading aan sabab lahayn. waqti macquul ah. Si kastaba ha ahaatee, hababka falanqaynta casriga ahi waxay leeyihiin tiro xaddidaad ah. Gaar ahaan, aragtiyahani maaha kuwo sax ah oo ku filan si loo saadaaliyo habdhaqanka walxaha isku dhafan ee dhumucdiisu yar tahay iyo in la falanqeeyo isku-dhafka ka kooban dhowr walxood oo leh sifooyin laastikada oo aad u kala duwan.
Mar haddii moodooyinkan falanqayntu ay ku xidhan yihiin culaysyada la dabaqay iyo xaaladaha xuduudaha, halkan waxaanu diiradda saari doonaa hab-dhaqanka dabacsanaanta ee sanduuqyada saanwiijka xudunta u ah auxetic. Aragtida lakabka kaliya ee u dhiganta ee loo isticmaalo falanqaynta noocaas ah si sax ah uma saadaalin karto xiirid iyo diiqad diiqad ee laminates aad u wanaagsan oo aan isku mid ahayn oo dhumucdiisu dhexdhexaad tahay. Waxaa intaa dheer, aragtiyaha qaarkood (tusaale ahaan, aragtida lakabka ah), tirada doorsoomayaasha kinematic (tusaale, barokaca, xawaaraha, iwm.) waxay si adag ugu xidhan tahay tirada lakabyada. Tani waxay ka dhigan tahay in goobta dhaqdhaqaaqa lakab kasta lagu sifayn karo si madaxbannaan, iyada oo la qancinayo caqabadaha sii wadida jirka qaarkood. Sidaa darteed, tani waxay keenaysaa in la tixgeliyo tiro badan oo doorsoomayaal ah oo ku jira qaabka, taas oo habkan ka dhigaysa mid qaali ah. Si looga gudbo xaddidaadyadan, waxaan soo jeedineynaa hab ku saleysan aragtida zigzag, heer hoose oo gaar ah oo aragti heerar badan ah. Aragtida ayaa bixisa sii wadida diiqada xiirta inta ay le'eg tahay dhumucda lakabka, iyada oo loo malaynayo qaabka zigzag ee barokaca diyaaradda. Sidaa darteed, aragtida zigzag waxay siinaysaa tiro isku mid ah doorsoomayaasha kinematic iyadoo aan loo eegin tirada lakabyada ee laminate.
Si aan u muujino awooda habkayaga saadaasha hab-dhaqanka saanwijka ee leh koofiyadaha qulqulaya ee culeyska foorarsan, waxaan barbar dhignay natiijadeena aragtiyo qadiimi ah (tusaale habkayada qaabka xisaabinta (tusaale walxo dhameestiran) iyo xogta tijaabada ah (tusaale qaloocin saddex-dhibcood 3D daabacan sanduuqyada sandwich) cabbirada joomatari ee sanduuqyada sandwich-ka leh buuxinta auxetic, fududaynta raadinta qaab-dhismeedyada leh sifooyin farsamo oo la hagaajiyay.
Tixgeli sanduuq saddex lakab ah (Jaantus. 1). Halbeegyada naqshadaynta joomatari: lakabka sare \({h}_{t}\), lakabka dhexe \({h}_{c}\) iyo lakabka hoose \({h}_{ b}\) dhumucda. Waxaan qiyaasaynaa in xudunta dhismuhu ka kooban tahay qaab-dhismeed daab leh. Qaabdhismeedku waxa uu ka kooban yahay unugyo hoose oo loo habeeyey midba midka kale si habaysan. Beddelidda jaangooyooyinka joomatari ee qaab-dhismeedka concave, waxaa suurtagal ah in la beddelo sifooyinkiisa makaanikada (ie, qiyamka saamiga Poisson iyo qallafsanaanta). Halbeegyada joomatari ee unugga hoose waxa lagu muujiyay berdihii. 1 oo ay ku jiraan xagal (θ), dhererka (h), dhererka (L) iyo dhumucda tiirka (t).
Aragtida zigzag waxay bixisaa saadaal aad u sax ah oo ku saabsan walbahaarka iyo dabeecadda cidhiidhiga ah ee qaababka isku dhafan ee dhumucdiisuna tahay dhexdhexaad. Barokaca qaab dhismeedka aragtida zigzag wuxuu ka kooban yahay laba qaybood. Qaybta hore waxay muujinaysaa hab-dhaqanka guddida sandwich-ka guud ahaan, halka qaybta labaad ay eegayso hab-dhaqanka u dhexeeya lakabyada si loo hubiyo sii wadida diiqada xiirta (ama waxa loogu yeero shaqada zigzag). Intaa waxaa dheer, curiyaha zigzag wuxuu ku baaba'aa dusha sare ee laminate-ka, oo aan ku jirin gudaha lakabkan. Sidaa darteed, shaqada zigzag waxay hubisaa in lakab kastaa uu ka qaybqaato wadarta isugeynta qaybaha. Farqiga muhiimka ah wuxuu bixiyaa qaybinta jirka ee dhabta ah ee shaqada zigzag marka loo eego shaqooyinka kale ee zigzag. Qaabka zigzag-ka ee hadda la bedelay ma bixiyo sii wadida diiqada xiirid aan leexleexad lahayn oo la socota lakabka dhexe. Sidaa darteed, goobta barakaca ee ku salaysan aragtida zigzag waxa loo qori karaa sidan soo socota31.
ee isla'egta. (1), k=b, c iyo t waxay matalaan lakabyada hoose, dhexe iyo sare, siday u kala horreeyaan. Goobta barokaca ee dayuurada celceliska ah ee la socota dhidibka Kartesia (x, y, z) waa (u, v, w), iyo leexinta foorarsiga ee diyaaradda ku saabsan dhidibka (x, y) waa \({\uptheta} _ {x} \) iyo \ ({\uptheta}_{y} \). \({\psi}_{x} \) iyo \({\psi}_{y}\) waa xadiyada wareeg ee zigzag, iyo \({\phi}_{x}^{k}\ bidix z \right)\) iyo \({\phi}_{y}^{k}\bidix(z\right)\) waa shaqooyinka zigzag.
Baaxadda zigzag-gu waa fal-dambiyeedka falcelinta dhabta ah ee saxanka culeyska la rakibay. Waxay bixiyaan miisaan ku habboon shaqada zigzag, si loo xakameeyo wax ku biirinta guud ee zigzag ee barokaca diyaaradda. Cadaadiska xiirid ee dhammaan dhumucda saxanka ayaa ka kooban laba qaybood. Qaybta hore waa xagasha xiirid, lebbiska guud ahaan dhumucda lakabka, qaybta labaadna waa shaqo joogto ah oo gabal ah, lebbisan oo ka gudban dhumucda lakab kasta. Marka loo eego shaqooyinkan joogtada ah ee googooska ah, shaqada zigzag ee lakab kasta waxaa loo qori karaa sida:
ee isla'egta. (2), \({c}_{11}^{k}\) iyo \({c}_{22}^{k}\) waa dabacsanaanta lakabka kasta, iyo h waa wadarta dhumucda saxanka. Intaa waxaa dheer, \({G}_{x}\) iyo \({G}_{y}\) waa isku celceliska adkeyd xiirid xiiran, oo lagu muujiyey sida 31:
Labada shaqo ee baaxadda zigzag (Isle'egta (3)) iyo shanta soo hadhay ee doorsoomayaasha kinematic (Isle'egta (2)) ee habka ugu horreeya ee aragtida qallafsanaantu waxay ka kooban tahay toddoba kinematics oo la xidhiidha doorsoomiyaha saxanka zigzag ee la beddelay. Iyadoo loo malaynayo ku-tiirsanaanta toosan ee qallooca iyo iyadoo la tixgalinayo aragtida zigzag, goobta qallafsanaanta ee nidaamka isku-duwidda Kartisia waxaa loo heli karaa sida:
halka \({\varepsilon}_{yy}\) iyo \({\varepsilon}_{xx}\) ay yihiin cillado caadi ah, iyo \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) iyo \({\gamma}_{xy}\) waa qalloocyada dhogorta.
Isticmaalka sharciga Hooke iyo iyadoo la tixgalinayo aragtida zigzag, xiriirka ka dhexeeya walbahaarka iyo culeyska saxanka orthotropic ee leh qaab-dhismeed jilicsan ayaa laga heli karaa isla'egta (1). (5)32 halka \({c}_{ij}\) ay tahay joogteynta lastikada ee matrix cadaadis- cadaadis.
halka \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) iyo \({v}_{ij}^{k}\) la gooyey xooggu waa module-ka jihooyin kala duwan, Module-ka dhallinta iyo saamiga sunta. Isku-dhafkan ayaa ka siman dhammaan jihooyinka lakabka isotopic. Intaa waxaa dheer, soo noqoshada xudunta udubdhexaadka ah, sida ku cad sawirka 1, guryahan waxaa loo qori karaa 33.
Codsiga mabda'a Hamilton ee isla'egyada dhaqdhaqaaqa saxan badan oo leh xudunta shabagga concave waxay bixisaa isla'egyada aasaasiga ah ee naqshadeynta. Mabda'a Hamilton waxa loo qori karaa sidan:
Waxaa ka mid ah, δ waxay u taagan tahay hawlwadeenka kala duwanaanta, U waxay u taagan tahay tamar ka iman karta culayska, iyo W waxay u taagan tahay shaqada ay qabteen xoogga dibadda. Wadarta tamarta cadaadiska ee suurtogalka ah waxaa lagu helaa iyadoo la isticmaalayo isla'egta. (9), halkaasoo A ay tahay gobolka diyaaradda dhexe.
Iyadoo loo maleynayo in codsiga la midka ah ee culeyska (p) ee jihada z, shaqada xoogga dibadda waxaa laga heli karaa qaacidooyinka soo socda:
Beddelida isla'egta (4) iyo (5) (9) oo beddel isla'egta. (9) iyo (10) (8) oo la isku daro dhumucda saxanka, isla'egta: (8) waxaa dib loo qori karaa sida:
Tusmada \(\phi\) waxay u taagan tahay shaqada zigzag, \({N}_{ij}\) iyo \({Q}_{iz}\) waa xoogag gudaha iyo dibaddaba ah, \({M}) _{ij } \) waxay u taagan tahay daqiiqad foorarsi ah, iyo qaacidada xisaabintu waa sida soo socota:
Codsashada is dhexgalka qaybo ka mid ah isla'egta. Ku beddelka qaacidada (12) iyo xisaabinta isku-dhafka kala duwanaanshaha, isla'egta qeexida guddida sandwich waxa lagu heli karaa qaab qaacido ah (12). (13).
Isla'egyada xakamaynta kala duwan ee taarikada saddexda lakab ee sida xorta ah loo taageero waxaa lagu xalliyaa habka Galerkin. Marka la eego male-awaalka xaaladaha ku-meel-gaadhka ah, shaqada aan la garanayn waxaa loo tixgeliyaa isla'eg: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\upsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) iyo \({{\upsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) waa meelo aan la garanayn oo lagu heli karo iyadoo la yareynayo qaladka. \(\overline{\overline{u}} \bidix({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{v}} \bidix({x{\text) {,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{w}} \bidix( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline {{\uptheta}_{x}}} \bidix( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\uptheta}_{y} }}} \bidix( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}} \bidix( {x{\text{, y}}} \right)\) iyo \(\overline{\overline{{ \psi_{y}}}} \bidix( {x{\text{,y}}} \right)\) waa hawlo imtixaan, Kaas oo ay tahay inuu buuxiyo shuruudaha xadka ee ugu yar ee lagama maarmaanka ah. Xaaladaha xuduudka ee la taageeray, shaqada tijaabada waxaa dib loo xisaabin karaa sida:
Beddelaadda isla'egta waxay siinaysaa isla'egyada aljabrada. (14) ee isla'egyada maamulka, taasoo horseedi karta in la helo isku-beegyada aan la garanayn ee isla'egta (14). (14).
Waxaan isticmaalnaa qaabaynta curiyaha xaddidan (FEM) si aan kombuyuutar-ka-yeelno laablaabashada guddi sandwich ah oo si xor ah loo taageeray oo leh qaab-dhismeed shabag leh oo xudunta u ah. Falanqaynta waxaa lagu sameeyay koodh curiye ganacsi oo kooban (tusaale ahaan, nooca Abaqus 6.12.1). 3D walxaha adag ee hexahedral (C3D8R) oo leh is-dhexgalka fudud ayaa loo adeegsaday qaabaynta lakabyada sare iyo hoose, iyo walxaha tetrahedral ee toosan (C3D4) ayaa loo adeegsaday qaabdhismeedka dhexdhexaadka ah (concave). Waxaan sameynay falanqayn xasaasi ah mesh si aan u tijaabino isku dhafka mesh-ka waxaanan ku soo gebagebeynay in natiijadii barokacadu ay ku ururtay cabbirka sifada ugu yar ee saddexda lakab. Saxanka sandwichka waxaa lagu raray iyadoo la adeegsanayo shaqada culeyska sinusoidal, iyadoo la tixgelinayo xaaladaha xuduudaha ee sida xorta ah loo taageeray ee afarta gees. Habdhaqanka farsamada xargaha toosan waxaa loo tixgaliyaa inuu yahay nooc shay ah oo loo qoondeeyay dhammaan lakabyada. Ma jiro xidhiidh gaar ah oo u dhexeeya lakabyada, way isku xidhan yihiin.
Waxaan isticmaalnay farsamooyinka daabacaadda 3D si aan u abuurno noocayada (tusaale ahaan saddex-laaban oo daabacan auxetic core sandwich) iyo habayn tijaabo ah oo u dhigma si loo dabaqo xaaladaha qaloocida la midka ah (load p oo la socota jihada z) iyo xaaladaha xuduudaha (ie. kaliya la taageeray). loo qaatay habkayaga gorfaynta (Jaantus. 1).
Sanduuqa sandwich-ka ee lagu daabaco daabacaha 3D wuxuu ka kooban yahay laba harag (sare iyo hoose) iyo xudunta shabagga concave, cabbiradoodu waxay ku cad yihiin shaxda 1, waxaana lagu soo saaray Ultimaker 3 3D printer (Talyaani) iyadoo la adeegsanayo habka dejinta ( FDM). tignoolajiyada waxaa loo isticmaalaa habkeeda. Waxaan 3D daabacnay saxanka salka iyo qaab dhismeedka auxetic auxetic si wadajir ah, waxaana u daabacnay lakabka sare si gaar ah. Tani waxay kaa caawinaysaa inaad iska ilaaliso dhibaato kasta inta lagu jiro habka ka saarista taageerada haddii naqshadda oo dhan ay tahay in la daabaco hal mar. Kadib daabacaadda 3D, laba qaybood oo kala duwan ayaa la isku dhejiyaa iyadoo la isticmaalayo superglue. Waxaanu ku daabacnay qaybahan anagoo adeegsanayna polylactic acid (PLA) cufnaanta ugu sarreysa (ie 100%) si aan uga hortagno cilladaha daabacaadda gudaha.
Nidaamka isku dhejinta caadada wuxuu u ekaysiiyaa isla xaaladaha xadka taageerada fudud ee lagu qaatay qaabkayaga gorfaynta. Tani waxay ka dhigan tahay in habka qabsashada uu ka hortagayo guddiga inuu u dhaqaaqo cidhifyada x iyo y jihooyinka, taasoo u oggolaanaysa cidhifyadan inay si xor ah ugu wareegaan faashashka x iyo y. Tan waxaa lagu sameeyaa iyadoo la tixgelinayo xayndaabyada leh radius r = h / 2 ee afarta gees ee nidaamka qabsashada (Jaantus. 2). Nidaamkan xajinta wuxuu sidoo kale hubinayaa in culeyska la daboolay si buuxda looga wareejiyo mashiinka tijaabada ilaa guddiga oo la jaan qaada khadka dhexe ee guddiga (fig. 2). Waxaan isticmaalnay tignoolajiyada daabacaadda ee jet-ka badan ee 3D (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) iyo resins ganacsi adag (sida taxanaha Vero) si loo daabaco nidaamka xajinta.
Jaantuska jaantuska 3D ee daabacan ee nidaamka qabsashada caadada ah iyo kulankeeda oo leh 3D sandwich daabacan oo leh xudunta auxetic.
Waxaanu samaynaa imtixaanada isku xidhka kibis-static-ka ee dhaqdhaqaaqa-xakameeyo anagoo adeegsanayna kursiga tijaabada farsamada (Lloyd LR, load cell = 100 N) waxaanu ururinaa xoogaga mishiinada iyo barakicinta heerka muunad ee 20 Hz.
Qaybtani waxa ay soo bandhigaysaa daraasad tirooyin ah oo ku saabsan qaab-dhismeedka sandwich ee la soo jeediyay. Waxaan u maleyneynaa in lakabyada sare iyo kuwa hoose ay ka samaysan yihiin kaarboon epoxy resin, iyo qaab dhismeedka dhuuban ee xudunta concave wuxuu ka samaysan yahay polymer. Qalabka farsamada ee agabka loo adeegsaday daraasaddan ayaa lagu muujiyay shaxda 2. Intaa waxaa dheer, saamiga aan cabbirka lahayn ee natiijooyinka barokaca iyo meelaha walaaca ayaa lagu muujiyay shaxda 3.
Barokaca ugu badnaan cabbir la'aanta toosan ee saxan si siman u raran oo si xor ah loo taageeray ayaa la barbar dhigay natiijooyinka lagu helay habab kala duwan (Shaxda 4). Waxaa jira heshiis wanaagsan oo u dhexeeya aragtida la soo jeediyay, habka curiyaha xaddidan iyo xaqiijinta tijaabada ah.
Waxaan is barbar dhignay barokaca tooska ah ee aragtida zigzag ee la beddelay (RZT) oo leh 3D elasticity theory (Pagano), aragtida koowaad ee deformation xiirid (FSDT), iyo natiijooyinka FEM (eeg sawirka 3). Aragtida xiirid-dalabka koowaad, oo ku salaysan jaantusyada barokaca ee taarikada badan ee dhumucda leh, way ka duwan tahay inta badan xalka laastikada. Si kastaba ha ahaatee, aragtida zigzag ee la beddelay ayaa saadaalisay natiijooyin aad u sax ah. Intaa waxaa dheer, waxaan sidoo kale isbarbardhignay diiqada ka baxsan diyaaradda iyo culeyska caadiga ah ee diyaaradda ee aragtiyo kala duwan, kuwaas oo aragtida zigzag ay heshay natiijooyin sax ah marka loo eego FSDT (Jaantus 4).
Isbarbardhigga cadaadiska tooska ah ee caadiga ah ee la xisaabiyo iyadoo la adeegsanayo aragtiyo kala duwan y = b/2.
Isbeddel ku yimaadda diiqada xiirid (a) iyo walbahaarka caadiga ah (b) ee dhumucda sanduuqa sandwich, oo la xisaabiyo iyadoo la adeegsanayo aragtiyo kala duwan.
Marka xigta, waxaanu falanqeynay saameynta jaangooyooyinka joomatari ee unugga unugga oo leh xudunta udubdhexaadka ah ee guud ahaan sifooyinka farsamada ee guddida sandwich. Xagasha unuggu waa halbeegga joomatari ee ugu muhimsan ee naqshadaynta qaab-dhismeedka shabagga dib-u-soo-celinta34,35,36. Sidaa darteed, waxaanu xisaabinay saamaynta xagasha unugga unugga, iyo sidoo kale dhumucda ka baxsan xuddunta, ee wadarta leexinta saxanka (Jaantus. 5). Marka dhumucda lakabka dhexe uu kordho, leexashada ugu badan ee aan cabbir lahayn ayaa hoos u dhacda. Xoog laabashada qaraabo waxay kordhisaa lakabyada xudunta dhumuc weyn leh iyo marka \(\frac{{h}_{c}}{h}=1 \) (ie, marka uu jiro hal lakab oo concave). Sanduuqyada Sandwich oo leh unug unug auxetic ah (ie \(\theta =70^\circ\)) ayaa leh barokaca ugu yar (Jaantus. 5). Tani waxay muujinaysaa in xoogga qalooca ee xudunta auxetic ay ka sarreyso kan caadiga ah ee auxetic core, laakiin uu ka tayo yar yahay oo uu leeyahay saamiga Poisson ee togan.
Caadiyan leexashada ugu badan ee usha shabagga concave oo leh xaglo unug oo kala duwan iyo dhumuc ka baxsan diyaaradda.
Dhumucda xudunta u ah shabaqlaha auxetic iyo saamiga dhinaca (ie \(\ theta=70^\circ\)) waxay saameeyaan barokaca ugu badan ee saxanadda sandwich (Jaantuska 6). Waxaa la arki karaa in leexinta ugu badan ee saxanka ay kordho h/l sii kordhaya. Intaa waxaa dheer, kordhinta dhumucda xudunta auxetic waxay yaraynaysaa porosity ee qaab dhismeedka concave, taas oo kordhinaysa xoogga foorarsiga ee dhismaha.
Jeexitaanka ugu badan ee sanduuqyada saanwiijka ee ay sababto qaab-dhismeedyada shabagga ah ee leh xudunta auxetic ee dhumucyada iyo dhererka kala duwan.
Barashada goobaha walaaca waa meel xiiso leh oo lagu sahamin karo iyadoo la beddelayo cabbirada joomatari ee unugga unugga si loo daraaseeyo hababka guuldarreysiga (tusaale, delamination) ee dhismooyinka lakabyada badan. Saamiga Poisson wuxuu saameyn weyn ku leeyahay garoonka culeyska xiirid dibadda ah marka loo eego cadaadiska caadiga ah (eeg sawirka 7). Intaa waxaa dheer, saameyntani waa mid aan isku mid ahayn jihooyin kala duwan sababtoo ah sifooyinka orthotropic ee walxaha shaxannadan. Qaybaha kale ee joomatari, sida dhumucda, dhererka, iyo dhererka dhismayaasha concave, ayaa saameyn yar ku yeeshay goobta diiqada, sidaas darteed laguma falanqeyn daraasaddan.
Beddel qaybaha cadaadiska xiirid ee lakabyo kala duwan oo ah guddi sandwich ah oo leh fiilo fiilo leh oo leh xaglo kala duwan.
Halkan, xoogga foorarsiga ee saxan lakabyo badan oo si xor ah loo taageeray oo leh xudunta xarkaha concave ayaa lagu baarayaa iyadoo la adeegsanayo aragtida zigzag. Qaabaynta la soo jeediyay waxa lagu barbardhigay aragtiyaha kale ee qadiimiga ah, oo ay ku jiraan aragtida barti ee saddex-geesoodka ah, aragtida qallafsanaanta xiirid-dalabka koowaad, iyo FEM. Waxaan sidoo kale ansixinaa habkayaga anagoo barbar dhignay natiijooyinkeena natiijooyinka tijaabada ah ee qaab dhismeedka saanwiij ee daabacan ee 3D. Natiijooyinkayagu waxay muujinayaan in aragtida zigzag ay awood u leedahay inay saadaaliso qallafsanaanta qaab-dhismeedka sandwich ee dhumuc dhexdhexaad ah oo hoos yimaada culeysyada foorarsiga. Intaa waxaa dheer, saameynta jaangooyooyinka joomatari ee qaab-dhismeedka qulqulka qulqulaya ee habdhaqanka foorarsiga ee sanduuqyada sandwich ayaa la falanqeeyay. Natiijooyinku waxay muujinayaan in marka heerka auxetic uu kordho (ie, θ <90), xoogga foorarsigu wuu kordhaa. Intaa waxaa dheer, kordhinta saamiga dhinaca iyo hoos u dhigista dhumucda xudunta waxay yareyn doontaa xoogga foorarsiga ee guddida sandwich. Ugu dambeyntii, saameynta saamiga Poisson ee cadaadiska ka baxsan diyaaradda ayaa la darsay, waxaana la xaqiijiyay in saamiga Poisson uu saameyn weyn ku leeyahay culeyska xiirid ee ka dhasha dhumucda saxanka dahaaran. Qaababka la soo jeediyay iyo gabagabada waxay furi karaan dariiqa naqshadeynta iyo hagaajinta qaababka kala duwan ee leh buuxinta qulqulka qulqulka ee hoos yimaada xaaladaha culeyska adag ee lagama maarmaanka u ah naqshadeynta qaababka culeyska ee hawada iyo tiknoolajiyada biomedical.
Xogta la isticmaalay iyo/ama lagu falanqeeyay daraasadda hadda jirta waxa laga heli karaa qorayaasha kala duwan marka la eego codsi macquul ah.
Aktai L., Johnson AF iyo Kreplin B. Kh. Jilidda tirooyinka ee sifooyinka burburka ee xudunta awllaha malabka. injineer. jajab. dhogorta. 75(9), 2616-2630 (2008).
Gibson LJ iyo Ashby MF Porous Solids: Qaab-dhismeedka iyo Guryaha (Jaamacadda Cambridge Press, 1999).
Waqtiga boostada: Agoosto-12-2023