د زیګزګ تیوري په کارولو سره د مقعر جال کور سره د جامع سینڈوچ پینلونو د بیلولو تحلیل

د Nature.com لیدلو لپاره مننه. تاسو د محدود CSS ملاتړ سره د براوزر نسخه کاروئ. د غوره تجربې لپاره، موږ وړاندیز کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ). په ورته وخت کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه ښودلی شو.
د سینڈوچ پینل جوړښتونه په پراخه کچه په ډیری صنعتونو کې د دوی د لوړ میخانیکي ملکیتونو له امله کارول کیږي. د دې جوړښتونو مینځل د مختلف بارولو شرایطو لاندې د دوی میخانیکي ملکیتونو کنټرول او ښه کولو کې خورا مهم فاکتور دی. د مقعر جال جوړښتونه د څو دلایلو لپاره په داسې سانډویچ جوړښتونو کې د انټر لیر په توګه د کارولو لپاره غوره نوماندان دي ، د بیلګې په توګه د دوی لچکتیا (د بیلګې په توګه ، د پوسن تناسب او لچک لرونکي سختوالي ارزښتونه) او نرموالي (د بیلګې په توګه ، لوړ لچک) د سادگي لپاره. د ځواک او وزن تناسب ځانګړتیاوې یوازې د جیومیټریک عناصرو په تنظیمولو سره ترلاسه کیږي چې د واحد حجره جوړوي. دلته، موږ د تحلیلي (د بیلګې په توګه، د زیګزګ تیوري)، کمپیوټري (یعنې محدود عنصر) او تجربوي ازموینو په کارولو سره د 3-پرت مقعد اصلي سینڈوچ پینل انعطاف غبرګون وڅیړو. موږ د سینډویچ جوړښت په ټولیز میخانیکي چلند باندې د مقعر جال جوړښت (د بیلګې په توګه زاویه، ضخامت، د واحد حجرې اوږدوالی او لوړوالی تناسب) د مختلفو جیومیټریک پیرامیټونو اغیز هم تحلیل کړ. موږ موندلي چې اصلي جوړښتونه چې د آکسیټیک چلند سره (د بیلګې په توګه د منفي پویسون تناسب) د دودیزو ګرینګونو په پرتله لوړ انعطاف وړ ځواک او لږترلږه د الوتکې څخه بهر شییر فشار څرګندوي. زموږ موندنې ممکن د هوایی ډګر او بایو میډیکل غوښتنلیکونو لپاره د معمارۍ اصلي جالونو سره د پرمختللي انجینر څو پوړ جوړښتونو پراختیا ته لاره هواره کړي.
د دوی د لوړ ځواک او ټیټ وزن له امله، د سینڈوچ جوړښتونه په ډیری صنعتونو کې په پراخه کچه کارول کیږي، پشمول د میخانیکي او سپورت تجهیزاتو ډیزاین، سمندري، فضا، او بایو میډیکل انجنیري. د مقعر جال جوړښتونه یو احتمالي کاندید دی چې په ورته مرکب جوړښتونو کې د اصلي پرتونو په توګه په پام کې نیول کیږي د دوی د غوره انرژي جذب ظرفیت او لوړ ځواک او وزن تناسب ملکیت 1,2,3. په تیرو وختونو کې، د میخانیکي ملکیتونو د لا ښه کولو لپاره د مقعر جالونو سره د سپک وزن لرونکي سانډویچ جوړښتونو ډیزاین کولو لپاره لویې هڅې شوي. د دې ډول ډیزاینونو مثالونه د کښتۍ په کڅوړو کې د لوړ فشار بار او په موټرو کې شاک جذبونکي 4,5 شامل دي. د دې دلیل چې ولې د مقعر جال جوړښت خورا مشهور ، ځانګړی او د سانډویچ پینل جوړولو لپاره مناسب دی د دې وړتیا ده چې په خپلواکه توګه خپل ایلسټومیخانیکي ملکیتونه تنظیم کړي (د بیلګې په توګه د لچک لرونکي سختوالي او د پویسون پرتله کول). یو داسې په زړه پورې ملکیت د اکسیټیک چلند (یا د منفي Poisson تناسب) دی، کوم چې د جال جوړښت د اړخ پراخوالي ته اشاره کوي کله چې په اوږدوالي سره وغزول شي. دا غیر معمولي چلند د هغې د اجزاو لومړني حجرو 7,8,9 مایکرو ساختماني ډیزاین پورې اړه لري.
د اکسیټیک فومونو د تولید په اړه د لیکس د ابتدايي څیړنې راهیسې، د پام وړ هڅې ترسره شوي چې د 10,11 منفي Poisson تناسب سره خړوب جوړښتونه رامینځته کړي. د دې هدف د ترلاسه کولو لپاره ډیری جیومیټریونه وړاندیز شوي، لکه چیریل، نیمه سخت، او سخت څرخيدونکي واحد حجرې، 12 چې ټول یې د اکسیټیک چلند څرګندوي. د اضافې تولید (AM، چې د 3D چاپ په نوم هم پیژندل کیږي) ټیکنالوژیو راتګ هم د دې 2D یا 3D اکسټیک جوړښتونو پلي کولو کې اسانتیاوې برابرې کړې.
اکسیټیک چلند ځانګړي میخانیکي ملکیتونه وړاندې کوي. د مثال په توګه، Lakes او Elms14 ښودلې چې auxetic foams د لوړ حاصل قوت، د انرژۍ د جذب ظرفیت لوړ اغیز، او د دودیزو فومونو په پرتله ټیټ سختی لري. د اکسیټیک فومونو متحرک میخانیکي ځانګړتیاو په پام کې نیولو سره، دوی د متحرک ماتولو بارونو لاندې لوړ مقاومت او د خالص فشار لاندې لوړ اوږدوالی ښیي. برسېره پردې، په کمپوزونو کې د تقویه کولو موادو په توګه د اکسټیک فایبر کارول به د دوی میخانیکي ملکیتونه ښه کړي16 او د فایبر اوږدوالي له امله رامینځته شوي زیانونو پروړاندې مقاومت.
څیړنې دا هم ښودلې چې د منحل شوي مرکب جوړښتونو د اصلي په توګه د مقعر آکسیټیک جوړښتونو کارول کولی شي د الوتکې څخه بهر فعالیت ښه کړي ، پشمول د انعطاف سختۍ او ځواک18. د پرت لرونکي ماډل په کارولو سره، دا هم لیدل شوي چې یو آکسیټیک کور کولی شي د جامع تختو د فریکچر ځواک زیات کړي 19. د اکسټیک فایبر سره مرکبات د دودیزو فایبرونو په پرتله د کریک د تکثیر مخه نیسي.
Zhang et al.21 د بیرته راګرځیدونکي حجرو جوړښتونو متحرک ټکر چلند ماډل کړی. دوی وموندل چې ولتاژ او د انرژي جذب کولی شي د اکسټیک واحد حجرې زاویه په زیاتولو سره ښه شي، چې په پایله کې د ډیر منفي Poisson تناسب سره grating رامنځته کیږي. دوی دا وړاندیز هم وکړ چې دا ډول آکسیټیک سینڈوچ تختې د لوړ فشار نرخ اغیزې بارونو پروړاندې د محافظتي جوړښتونو په توګه کارول کیدی شي. Imbalzano et al.22 دا هم راپور ورکړی چې اکسټیک مرکب شیټونه کولی شي د پلاستيکي تخریب له لارې ډیرې انرژي (یعنې دوه چنده) ضایع کړي او کولی شي د واحد پلای شیټونو په پرتله د شا په لور د لوړ سرعت 70٪ کم کړي.
په وروستي کلونو کې، د اکسیټیک ډکونکي سره د سینڈوچ جوړښتونو شمیرې او تجربوي مطالعاتو ته ډیره پاملرنه شوې. دا مطالعات د دې سینڈوچ جوړښتونو میخانیکي ملکیتونو ته وده ورکولو لارې په ګوته کوي. د مثال په توګه، د سینڈوچ پینل د اصلي په توګه د کافي ضخامت اکسیټیک پرت په پام کې نیولو سره کولی شي د خورا سخت پرت په پرتله د لوړ مؤثره ځوان ماډل 23 لامل شي. برسېره پردې، د لامین شوي بیم 24 یا auxetic core tubes 25 د موډل چلند د اصلاح کولو الګوریتم سره ښه کیدی شي. د ډیرو پیچلو بارونو لاندې د پراخیدو وړ اصلي سینڈوچ جوړښتونو میخانیکي ازموینې په اړه نورې مطالعې شتون لري. د مثال په توګه، د کانکریټو کمپوزیتونو د کمپریشن ازمایښت د اکسټیک مجموعو سره، د چاودیدونکو بارونو لاندې سانډویچ تختې27، د خړوبولو ټیسټ28 او د ټیټ سرعت اغیزې ازموینې29، او همدارنګه د فعال ډول توپیر لرونکي آکسیټیک مجموعو سره د سانډویچ پینلونو غیر خطي کنډک تحلیل30.
ځکه چې د کمپیوټر سمولونه او د دې ډول ډیزاینونو تجربوي ارزونه ډیری وختونه وخت نیسي او لګښت لري، د نظري میتودونو رامینځته کولو ته اړتیا ده چې کولی شي په اغیزمنه او سمه توګه هغه معلومات چمتو کړي چې د خپل سري بارولو شرایطو لاندې د څو پرتیو آکسیټیک اصلي جوړښتونو ډیزاین کولو لپاره اړین معلومات چمتو کړي. مناسب وخت په هرصورت، عصري تحلیلي میتودونه یو شمیر محدودیتونه لري. په ځانګړې توګه، دا تیورۍ دومره دقیقې ندي چې د نسبي جامع موادو د چلند اټکل وکړي او د څو موادو څخه جوړ شوي مرکبات تحلیل کړي چې په پراخه کچه مختلف لچک لرونکي ملکیتونه لري.
څرنګه چې دا تحلیلي ماډلونه په پلي شوي بارونو او حدودو شرایطو پورې اړه لري، دلته به موږ د آکسیټیک کور سینڈوچ پینلونو انعطاف وړ چلند باندې تمرکز وکړو. د مساوي واحد پرت تیوري چې د داسې تحلیلونو لپاره کارول کیږي په سمه توګه نشي کولی د اعتدال ضخامت سینڈوچ مرکباتو کې په خورا غیر همجنسي لامینټونو کې د شین او محوري فشارونو وړاندوینه وکړي. برسېره پر دې، په ځینو تیوریو کې (د مثال په توګه، په سطحه تیوري کې)، د کینیماتیک متغیرونو شمیر (د بیلګې په توګه، بې ځایه کیدل، سرعت، او نور) په کلکه د پرتونو په شمیر پورې اړه لري. دا پدې مانا ده چې د هرې طبقې د حرکت ساحه په خپلواک ډول بیان کیدی شي، پداسې حال کې چې د فزیکي دوام محدودیتونه پوره کوي. له همدې امله، دا په ماډل کې د لوی شمیر متغیرونو په پام کې نیولو المل کیږي، کوم چې دا طریقه په کمپیوټري توګه ګرانه کوي. د دې محدودیتونو د لرې کولو لپاره، موږ د زیګزګ تیورۍ پر بنسټ یوه تګلاره وړاندیز کوو، د څو اړخیز تیورۍ یو ځانګړی فرعي ټولګی. تیوري د لامینټ ضخامت په اوږدو کې د شین فشار دوام چمتو کوي، په الوتکه کې د بې ځایه کیدو د زیګزګ نمونه په غاړه لري. په دې توګه، د زیګزګ تیوري په لامینټ کې د پرتونو د شمیر په پام کې نیولو پرته د کینیماتیک متغیرونو ورته شمیر ورکوي.
د دې لپاره چې زموږ د میتود ځواک څرګندولو لپاره د سینډویچ تختو د چلند وړاندوینې کې د مقعر کورونو سره د کنډک بارونو لاندې وي ، موږ خپلې پایلې د کلاسیک تیوري سره پرتله کړې (د بیلګې په توګه زموږ چلند د کمپیوټري ماډلونو سره (د بیلګې په توګه محدود عناصر) او تجربوي ډیټا (د بیلګې په توګه د درې ټکي بډنګ. د 3D چاپ شوي سانډویچ تختې) د دې پای ته رسولو لپاره، موږ لومړی د بې ځایه کیدو اړیکه د زیګزګ تیورۍ پراساس ترلاسه کړه، او بیا د هامیلټن اصولو په کارولو سره د جوړښتي مساواتو ترلاسه کول او د ګیلرکین میتود په کارولو سره یې حل کړل. ترلاسه شوي پایلې د ورته ډیزاین لپاره یو پیاوړی وسیله ده. د اکسیټیک فلرونو سره د سینڈوچ پینل جیومیټریک پیرامیټونه ، د پرمختللي میخانیکي ملکیتونو سره د جوړښتونو لټون اسانه کوي.
د دری پرت سینڈوچ پینل (انځور 1) ته پام وکړئ. د جیومیټریک ډیزاین پیرامیټرونه: پورتنۍ طبقه \({h}_{t}\)، منځنۍ طبقه \({h}_{c}\) او لاندې پرت \({h}_{b}\) ضخامت. موږ داسې انګیرو چې ساختماني کور د پوټکي جالی جوړښت څخه جوړ دی. جوړښت د ابتدايي حجرو څخه جوړ دی چې یو بل سره په ترتیب سره ترتیب شوي. د مقعر جوړښت د جیومیټریک پیرامیټونو په بدلولو سره، دا ممکنه ده چې د هغې میخانیکي ځانګړتیاوې (د بیلګې په توګه، د Poisson د تناسب ارزښتونه او لچک لرونکي سختۍ) بدل کړئ. د لومړني حجرې جیومیټریک پارامترونه په انځر کې ښودل شوي. 1 په شمول زاویه (θ)، اوږدوالی (h)، لوړوالی (L) او د کالم ضخامت (t).
د زیګزګ تیوري د متوسط ​​ضخامت د پرت لرونکي مرکب جوړښتونو د فشار او فشار چلند خورا دقیق وړاندوینې وړاندې کوي. په زیګزګ تیوري کې ساختماني بې ځایه کیدل دوه برخې لري. لومړۍ برخه په ټولیزه توګه د سینڈوچ پینل چلند ښیې ، پداسې حال کې چې دویمه برخه د پرتونو ترمینځ چلند ته ګوري ترڅو د شین فشار دوام یقیني کړي (یا د زګزګ فعالیت په نوم یادیږي). برسېره پردې، د زیګزګ عنصر د لامینټ په بهرنۍ سطحه کې ورک کیږي، نه د دې پرت دننه. په دې توګه، د زیګزګ فعالیت ډاډمن کوي ​​​​چې هر پرت د ټول کراس برخې برخې خرابوالي کې مرسته کوي. دا مهم توپیر د نورو زیګزګ دندو په پرتله د زیګزګ فعالیت خورا ریښتینی فزیکي توزیع چمتو کوي. اوسنی تعدیل شوی زیګزګ ماډل د منځنی پرت په اوږدو کې د ټرانسورس شییر فشار دوام نه ورکوي. نو د زیګزګ تیوري پر بنسټ د بې ځایه کیدو ساحه په لاندې ډول لیکل کیدی شي 31.
په مساواتو کې (1)، k=b، c او t په ترتیب سره لاندې، منځنۍ او پورتنۍ طبقې استازیتوب کوي. د کارټیزین محور (x, y, z) په اوږدو کې د منځنۍ الوتکې د بې ځایه کیدو ساحه (u, v, w) ده، او د (x, y) محور په اړه په الوتکه کې د کنډک څرخ دی \({\uptheta} _ {x}\) او \ ({\uptheta__{y}\). \({\psi}_{x}\) او \({\psi}_{y}\) د زیګزګ گردش ځایي مقدارونه دي، او \({\phi}_{x}^{k}\ پاتې) z \right)\) او \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) د زیګزګ دندې دي.
د زیګزګ طول د ویکتور فعالیت دی چې پلي شوي بار ته د پلیټ ریښتیني ځواب ورکوي. دوی د زیګزګ فعالیت مناسب اندازه کول چمتو کوي، په دې توګه په الوتکه کې د بې ځایه کیدو لپاره د زیګزګ ټوله ونډه کنټرولوي. د پلیټ ضخامت په اوږدو کې شین فشار له دوه برخو څخه جوړ دی. لومړۍ برخه د شین زاویه ده، د لامینټ ضخامت په اوږدو کې یونیفورم، او دویمه برخه د ټوټې په څیر ثابت فعالیت دی، د هر انفرادي پرت ضخامت کې یونیفورم دی. د دې piecewise دوامداره افعالونو له مخې ، د هرې طبقې زیګزګ فعالیت په لاندې ډول لیکل کیدی شي:
په مساواتو کې (2)، \({c}_{11}^{k}\) او \({c}_{22}^{k}\) د هرې طبقې د انعطاف ستنې دي، او h د ټول ضخامت دی ډیسک برسېره پر دې، \({G}_{x}\) او \({G}_{y}\) د وزن لرونکی اوسط شییر سختی کوفیفینس دی، چې د 31 په توګه ښودل شوی:
دوه د زګزاګ طول وظیفې (مساوات (3)) او پاتې پنځه کایناتیک متغیرونه (مساوي (2)) د لومړي آرډر شییر ډیفارمیشن تیوري د اوو کایناتو یوه مجموعه تشکیلوي چې د دې بدل شوي زیګزګ پلیټ تیوري متغیر سره تړاو لري. د اختراع د خطي انحصار په نظر کې نیولو سره او د زیګزګ تیوري په پام کې نیولو سره، د کارټیزیان همغږي سیسټم کې د خرابوالي ساحه په لاندې ډول ترلاسه کیدی شي:
چیرته چې \({\varepsilon}_{yy}\) او \({\varepsilon}_{xx}\) نورمال تخریبونه دي، او \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) او \({\gamma}_{xy}\) د شین نیمګړتیاوې دي.
د هوک د قانون په کارولو سره او د زیګزګ تیورۍ په پام کې نیولو سره، د ارتوتروپیک پلیټ د فشار او فشار ترمنځ اړیکه د مقعر جال جوړښت سره د مساواتو څخه ترلاسه کیدی شي (1). (5)32 چیرې چې \({c}_{ij}\) د فشار فشار میټریکس لچک لرونکي ثابت دی.
چیرته چې \({G}_{ij}^{k}\)، \({E}_{ij}^{k}\) او \({v}_{ij}^{k}\) پرې شوي ځواک په مختلفو لارښوونو کې موډول دی، د ځوان ماډل او د پوسن تناسب. دا کوفیفیشنونه د اسوټوپیک پرت لپاره په ټولو لارښوونو کې مساوي دي. برسېره پردې، د جالی د بیرته راګرځیدونکي مرکز لپاره، لکه څنګه چې په 1 شکل کې ښودل شوي، دا ملکیتونه د 33 په توګه بیا لیکل کیدی شي.
د مقعر جالی کور سره د څو پرت پلیټ د حرکت مساواتو لپاره د هامیلټن اصول پلي کول د ډیزاین لپاره لومړني معادلې چمتو کوي. د هامیلټن اصول په لاندې ډول لیکل کیدی شي:
د دوی په منځ کې، δ د متغیر آپریټر استازیتوب کوي، U د فشار احتمالي انرژي استازیتوب کوي، او W د بهرني ځواک لخوا ترسره شوي کار استازیتوب کوي. د ټول احتمالي فشار انرژي د مساواتو په کارولو سره ترلاسه کیږي. (9)، چیرته چې A د منځنۍ الوتکې سیمه ده.
په z سمت کې د بار (p) د یونیفورم غوښتنلیک فرض کول، د بهرني ځواک کار د لاندې فورمول څخه ترلاسه کیدی شي:
د معادلې (4) او (5) (9) بدلول او د مساواتو ځای په ځای کول. (9) او (10) (8) او د پلیټ ضخامت سره یوځای کول، مساوات: (8) بیا لیکل کیدی شي لکه:
شاخص \(\phi\) د زیګزګ فعالیت استازیتوب کوي، \({N}_{ij}\) او \({Q}_{iz}\) د الوتکې دننه او بهر ځواکونه دي، \({M} _{ij }\) د یوې منحلې شیبې استازیتوب کوي، او د محاسبې فورمول په لاندې ډول دی:
په مساواتو کې د برخو لخوا ادغام پلي کول. په فورمول (12) کې ځای پر ځای کول او د تغیراتو مجموعه محاسبه کول، د سانڈوچ پینل تعریف شوي مساوات د فورمول (12) په بڼه ترلاسه کیدی شي. (۱۳) .
د وړیا ملاتړ شوي درې پرت پلیټونو لپاره د توپیر کنټرول معادلې د ګیلرکین میتود لخوا حل کیږي. د نیم جامد حالتونو د انګیرنې لاندې، نامعلوم فعالیت د مساوات په توګه ګڼل کیږي: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\)،\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {،n}}\)، \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) او \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}__{\mathrm{m}\text{,n}}\) نامعلوم ثابت قدمونه دي چې د خطا په کمولو سره ترلاسه کیدی شي. \(\overline{\overline{u}} \left({x{\text{,y}}} \right)\، \(\overline{\overline{v}}\left({x{\text) {,y}}} \ right)\)، \(\overline{\overline{w}}\left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}}\left( {x{\text{,y}}} \right)\، \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y}} }}} کیڼ ( {x{\text{,y}}} \ ښي)\، \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} بائیں( {x{\text{, y}}} \right)\) او \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) د ازموینې دندې دي، کوم چې باید لږترلږه اړین سرحد شرایط پوره کړي. یوازې د ملاتړ شوي حد شرایطو لپاره، د ازموینې فعالیت په لاندې ډول حساب کیدی شي:
د مساواتو بدیل د الجبریک معادلې ورکوي. (14) د حاکمیت مساواتو ته، کوم چې کولی شي په مساواتو کې د نامعلوم ضمیمو ترلاسه کولو المل شي (14). (۱۴) .
موږ د محدود عنصر ماډلینګ (FEM) څخه کار اخلو ترڅو د کمپیوټر په توګه د آزاد ملاتړ شوي سانډویچ پینل موډل د اصلي په توګه د مقعر جال جوړښت سره موډل کړي. تحلیل په سوداګریز محدود عنصر کوډ کې ترسره شوی (د مثال په توګه، د اباکوس نسخه 6.12.1). د 3D hexahedral جامد عناصر (C3D8R) د ساده ادغام سره د پورتنۍ او لاندني پرتونو ماډل کولو لپاره کارول شوي ، او خطي تیتراهیدرال عناصر (C3D4) د مینځنۍ (مقعد) جالی جوړښت ماډل کولو لپاره کارول شوي. موږ د میش حساسیت تحلیل ترسره کړ ترڅو د میش همغږي معاینه کړي او دې پایلې ته ورسیدو چې د بې ځایه کیدو پایلې د دریو پرتونو تر مینځ ترټولو کوچنۍ ځانګړتیا اندازه سره یوځای شوي. د سینڈوچ پلیټ د سینوسایډیل بار فعالیت په کارولو سره بار شوی ، په څلورو څنډو کې د آزاد ملاتړ شوي حد شرایطو په پام کې نیولو سره. خطي لچک لرونکي میخانیکي چلند د مادي ماډل په توګه ګڼل کیږي چې ټولو پرتونو ته ټاکل شوي. د پرتونو ترمنځ کومه ځانګړې اړیکه نشته، دوی یو له بل سره تړلي دي.
موږ د خپل پروټوټایپ رامینځته کولو لپاره د 3D چاپ کولو تخنیکونه کارولي (د مثال په توګه درې ځله چاپ شوي آکسیټیک کور سینڈوچ پینل) او ورته دودیز تجربوي تنظیم کولو لپاره د ورته کنډک شرایطو پلي کولو لپاره (د زیډ سمت سره یونیفورم لوډ p) او د حد شرایط (یعنې یوازې ملاتړ شوی). زموږ په تحلیلي کړنالره کې فرض شوي (1 شکل).
د سینڈوچ پینل چې په 3D پرنټر کې چاپ شوی دوه سکینونه (پورتنۍ او ښکته) او د مقعر جالی کور لري، چې ابعاد یې په جدول 1 کې ښودل شوي، او د الټیمیکر 3 3D پرنټر (ایټالیا) کې د ډیپوزیشن میتود په کارولو سره جوړ شوی. FDM). ټیکنالوژي په پروسه کې کارول کیږي. موږ 3D د بیس پلیټ او اصلي آکسیټیک جالی جوړښت په ګډه چاپ کړ ، او پورتنۍ پرت ​​یې په جلا توګه چاپ کړ. دا د ملاتړ لرې کولو پروسې په جریان کې د هر ډول پیچلتیاو مخنیوي کې مرسته کوي که چیرې ټوله ډیزاین په یوځل چاپ شي. د 3D چاپ کولو وروسته، دوه جلا برخې د سوپرګلو په کارولو سره یوځای سره نښلول کیږي. موږ دا اجزا د پولیلیکټیک اسید (PLA) په کارولو سره په خورا لوړ انفل کثافت (یعنې 100٪) کې چاپ کړل ترڅو د ځایی شوي چاپ کولو نیمګړتیاو مخه ونیسي.
د دودیز کلیمپینګ سیسټم زموږ په تحلیلي ماډل کې منل شوي ورته ساده ملاتړ حد شرایط تقلید کوي. دا پدې مانا ده چې د گرفت کولو سیسټم بورډ ته د x او y په لارښوونو کې د خپلو څنډو په اوږدو کې د حرکت کولو مخه نیسي، دا څنډې ته اجازه ورکوي چې په آزاده توګه د x او y محورونو شاوخوا ګرځي. دا د ګریپنګ سیسټم په څلورو څنډو کې د شعاع r = h/2 سره د فلیټونو په پام کې نیولو سره ترسره کیږي (2 انځور). دا کلیمپینګ سیسټم دا هم ډاډه کوي چې پلي شوی بار په بشپړ ډول د ازموینې ماشین څخه پینل ته لیږدول شوی او د پینل مرکزي کرښې سره سمون لري (انځر 2). موږ د گرفت سیسټم چاپولو لپاره ملټي جیټ 3D چاپ کولو ټیکنالوژي (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) او سخت سوداګریز رالونه (لکه د ویرو لړۍ) کارولي.
د 3D چاپ شوي دودیز ګریپنګ سیسټم سکیمیک ډیاګرام او د هغې اسمبلۍ د 3D چاپ شوي سینڈوچ پینل سره د آکسیټیک کور سره.
موږ د میخانیکي ټیسټ بنچ (لویډ LR، بار سیل = 100 N) په کارولو سره د حرکت کنټرول نیم جامد کمپریشن ازموینې ترسره کوو او د 20 Hz نمونې نرخ کې د ماشین ځواک او بې ځایه کیدنه راټولوو.
دا برخه د وړاندیز شوي سینڈوچ جوړښت شمیري مطالعه وړاندې کوي. موږ فرض کوو چې پورتنۍ او لاندنۍ پرتونه د کاربن ایپوکسی رال څخه جوړ شوي، او د مقعر کور جالی جوړښت د پولیمر څخه جوړ شوی. په دې څیړنه کې د کارول شوي موادو میخانیکي ځانګړتیاوې په 2 جدول کې ښودل شوي. سربیره پردې، د بې ځایه کیدو پایلې او د فشار ساحې بې اړخیز تناسب په 3 جدول کې ښودل شوي.
د یونیفورډ بار شوي آزاد ملاتړ شوي پلیټ اعظمي عمودی ابعاد بې ځایه کیدل د مختلف میتودونو لخوا ترلاسه شوي پایلو سره پرتله شوي (جدول 4). د وړاندیز شوې تیوري، د محدود عنصر میتود او تجربوي تاییدونو ترمنځ ښه موافقه شتون لري.
موږ د تعدیل شوي زیګزګ تیوري (RZT) عمودی بې ځایه کیدل د 3D لچک تیوري (Pagano) سره پرتله کړل، د لومړي ترتیب شین ډیفارمیشن تیوري (FSDT)، او د FEM پایلې (شکل 3 وګورئ). د لومړي ترتیب شین تیوري، د څو اړخیزو تختو د بې ځایه کیدو ډیاګرامونو پر بنسټ، د لچک لرونکي محلول څخه خورا توپیر لري. په هرصورت، د بدل شوي زیګزګ تیوري خورا دقیقې پایلې وړاندوینه کوي. برسېره پر دې، موږ د الوتکې څخه بهر د شییر فشار او د الوتکې دننه نورمال فشار د مختلفو تیوریو سره پرتله کړ، چې په منځ کې د زیګزګ تیوري د FSDT په پرتله خورا دقیقې پایلې ترلاسه کړې (4 شکل).
د نورمال شوي عمودی فشار پرتله کول په y = b/2 کې د مختلف تیوریو په کارولو سره محاسبه شوي.
د شین فشار (a) او نورمال فشار (b) کې د سینڈوچ پینل ضخامت کې بدلون ، د مختلف تیوریو په کارولو سره محاسبه کیږي.
بیا، موږ د سینڈوچ پینل په ټولیز میخانیکي ملکیتونو کې د مقعر کور سره د واحد حجرې جیومیټریک پیرامیټرو نفوذ تحلیل کړ. د واحد حجرې زاویه د 34,35,36 د رینټرینټ جالی جوړښتونو ډیزاین کې ترټولو مهم جیومیټریک پیرامیټر دی. له همدې امله، موږ د واحد حجرې زاویه، او همدارنګه د کور څخه بهر ضخامت، د پلیټ ټول انعطاف باندې محاسبه کړه (5 شکل). لکه څنګه چې د منځني طبقې ضخامت زیاتیږي، د اعظمي ابعاد پرته انعطاف کمیږي. د مقعد اصلي طبقو لپاره د نسبي خښتو ځواک ډیریږي او کله چې \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (یعنې کله چې یو مقعر طبقه وي). د سانډویچ تختې چې د اکسټیک واحد حجرې لري (یعنې \(\theta=70^\circ\)) تر ټولو کوچنی بې ځایه کیدنه لري (5 شکل). دا ښیي چې د اکسیټیک کور د کنډک ځواک د دودیز اکسیټیک کور په پرتله لوړ دی ، مګر لږ موثر دی او د پویسون مثبت تناسب لري.
د مقعر جالی راډ نورمال شوی اعظمي انعطاف د مختلف واحد حجرو زاویو او د الوتکې څخه بهر ضخامت سره.
د اکسیټیک ګرینګ د اصلي ضخامت او د اړخ تناسب (یعنې \(\theta=70^\circ\)) د سانډویچ پلیټ اعظمي بې ځایه کیدو اغیزه کوي (شکل 6). دا لیدل کیدی شي چې د پلیټ اعظمي انعطاف د h/l په زیاتوالي سره ډیریږي. برسېره پردې، د اکسټیک کور ضخامت زیاتول د مقعر ساختمان پورسیت کموي، په دې توګه د جوړښت ضعیف قوت زیاتوي.
د سانډویچ تختو اعظمي انعطاف د مختلف ضخامت او اوږدوالي د آکسیټیک کور سره د جالی جوړښتونو له امله رامینځته شوی.
د فشار ساحو مطالعه یوه په زړه پورې ساحه ده چې د واحد حجرې د جیومیټریک پیرامیټونو په بدلولو سره کشف کیدی شي ترڅو د څو پوړ جوړښتونو د ناکامۍ طریقې مطالعه کړي (د بیلګې په توګه ډیلامینیشن). د Poisson تناسب د نورمال فشار په پرتله د الوتکې څخه بهر د پوټکي فشارونو په ساحه کې ډیر اغیز لري (7 شکل وګورئ). برسېره پر دې، دا اغیزه په مختلفو لارښوونو کې د دې ګرینګونو د موادو د اورتوټروپک ملکیتونو له امله غیر همجنسي ده. نور هندسي پارامترونه، لکه د مقعر جوړښتونو ضخامت، قد او اوږدوالی، د فشار په ساحه کې لږ اغیز درلود، نو په دې څیړنه کې دوی تحلیل شوي ندي.
د سینډویچ پینل په مختلف پرتونو کې د شییر فشار اجزاو کې د جال ډکونکي سره د مختلف کنکاویټي زاویو سره بدل کړئ.
دلته د مقعر جالی کور سره د آزاد ملاتړ شوي ملټي لیر پلیټ ضعیف ځواک د زیګزګ تیوري په کارولو سره څیړل کیږي. وړاندیز شوی فورمول د نورو کلاسیک تیوریو سره پرتله کیږي، په شمول د درې اړخیز لچک تیوري، د لومړي ترتیب شین اختر تیوري، او FEM. موږ د 3D چاپ شوي سینڈوچ جوړښتونو کې د تجربو پایلو سره زموږ پایلې پرتله کولو سره زموږ میتود هم تایید کوو. زموږ پایلې ښیي چې د زیګزګ تیوري د دې توان لري چې د مینځلو بارونو لاندې د معتدل ضخامت د سانډویچ جوړښتونو خرابوالي وړاندوینه وکړي. برسېره پردې، د سینډویچ پینلونو د خړوبولو چلند باندې د مقعر جال جوړښت د جیومیټریک پیرامیټونو نفوذ تحلیل شوی. پایلې ښیي لکه څنګه چې د اکسټیک کچه لوړیږي (یعنې، θ <90)، د کنډک ځواک ډیریږي. برسېره پردې، د اړخ تناسب زیاتول او د کور ضخامت کمول به د سینڈوچ پینل د کنډک ځواک کم کړي. په نهایت کې، د الوتکې څخه بهر د شین فشار په اړه د Poisson د تناسب اغیز مطالعه کیږي، او دا تایید شوې چې د Poisson تناسب د لامین شوي پلیټ د ضخامت له امله رامینځته شوي شییر فشار باندې خورا لوی تاثیر لري. وړاندیز شوي فورمولونه او پایلې کولی شي په فضا او بایو میډیکل ټیکنالوژۍ کې د بار بار کولو جوړښتونو ډیزاین لپاره اړین پیچلي بار کولو شرایطو لاندې د مقعر جال فلرونو سره د څو پوړ جوړښتونو ډیزاین او مطلوب کولو ته لاره پرانیزي.
په اوسنۍ څیړنه کې کارول شوي او / یا تحلیل شوي ډیټاسیټونه د مناسب غوښتنې سره سم د اړوندو لیکوالانو څخه شتون لري.
اکتای ایل، جانسن اف او کریپین بی خ. د شاتو د کور د تخریب ځانګړتیاو شمیري سمول. انجینر fractal پوستکی 75(9)، 2616–2630 (2008).
Gibson LJ او Ashby MF پورس سولیډز: جوړښت او ملکیتونه (د کیمبرج پوهنتون پریس، 1999).