Gratias tibi ago pro natura.com adire. Versionem navigatoris limitata CSS auxilio uteris. Ad optimam experientiam commendamus ut navigatro renovato uteris (vel inactivare Compatibilitas Modus in Penitus Rimor). Interea, ut subsidia permanentia, situm sine stylis et JavaScript demonstramus.
Panel Sandwico structurae late in multis industriis utuntur propter altas proprietates mechanicas. Interpres harum structurarum maximum momentum est in moderandis et emendandis proprietatibus mechanicis sub variis condicionibus oneratis. Concavatae structurae candidati praestantes sunt usui ut interiectis in talibus structurae fartis multis de causis, nempe ut elasticitatem (exempli gratia Poisson, rigorem elasticam valorum) et ductilis (exempli gratia altam elasticitatem) ad simplicitatem modulandam sint. Vires ut- pondus proportionis proprietates efficiuntur, componendo solum elementa geometrica, quae cellulam unitatis constituunt. Hic investigamus responsionem flexuram de 3-circulo concavo nuclei paniculi sandwici utentis analyticae (id est theoriae obliquae), computationale (id est elementum finitum) et experimentorum experimentorum. Etiam effectum variarum parametri geometricarum in cancellis structurae concavae (eg anguli, crassitudinis, unitatis cellae longitudinis ad altitudinis rationem) explicavimus in altiore morum mechanica structura farti. Invenimus structuras nucleorum cum moribus auxiticis (ratio negativa Poisson) exhibere vires flexuralis altiores et minimas ex-plane tondendas accentus comparati ad craticulas conventionales. Inventiones nostrae viam sternere possunt ad progressionem machinarum multi- lariorum structurarum cum nucleo architectonico cancellorum pro applicationibus aerospace et biomedicis.
Ob altitudinem roboris et pondus humilitatis, structurae sandwici late in multis industriis adhibentur, inclusis instrumentis mechanicis et ludis machinalibus, marinis, aerospace, et machinatione biomedica. Concavatae structurae candidatus unus potentialis pro strata nucleorum in tam compositionibus structuris consideratur, ob earum capacitatem energiae altioris absorptionis et magni roboris ad pondus proportionis possessiones 1,2,3. In praeteritum, magni conatus factae sunt structuras sandwich ad leve excogitandum cum cancellis concavis ad ulteriores proprietates mechanicas emendandas. Exempla talium consiliorum alta onera pressionum in puppibus includunt et in automobiles4,5 absorbentium impulsus. Ratio cur structurae concavae concavae valde popularis est, unica et apta ad constructionem tabulae sandwici, est eius facultas ad independenter a modulandis proprietatibus elastomechanicis (eg rigoris elasticae et comparationis Poisson). Una talis interesting proprietas est morum auxiticarum (vel ratio negativa Poisson), quae refertur ad expansionem cancelli lateralis structurae longitudinaliter extentae. Mores insoliti ad consilium microstructurale constituentis cellulis elementariis 7,8,9 refertur.
Cum investigationes initiales lacus in productione spumarum auxiticarum, conatus significantes factae sunt ad evolvendas structuras raris cum ratione negativa Poisson 10.11. Plures geometriae ad hunc finem assequendum propositae sunt, ut cellulae chirales, semi-rigiae et rigidae gyratae unitatis, 12 quae omnia mores auxiticos exhibent. Adventus fabricationis additivae (AM, quae etiam 3D typographiae notae) technologiae faciliorem fecit exsecutionem harum 2D vel 3D structurarum auxiticarum 13 .
Moribus auxiticis singulares proprietates mechanicas praebet. Exempli gratia, Lacus et Elms14 ostenderunt spumas auxiticos habere altiores vires cedere, altiorem impetum energiae effusio capacitatis, et rigorem inferiorem quam conventionales spumae. Quod attinet ad proprietates dynamicas mechanicas spumarum auxiticarum, altiorem resistentiam ostendunt sub oneribus dynamicis fractionis et elongatione altiorem sub pura tensione15. Praeterea usus fibrarum auxeticorum ut materias in compositis roborans suas mechanicas proprietates 16 emendabit et resistit ad damnum per extensionem fibrarum causatam.
Investigatio etiam ostendit structuris Auxeticis concavis uti nucleus compositorum curvarum structurarum suas emendare posse ob-planum, incluso rigoris et firmitatis flexurale 18 . Utens nunc exemplar, etiam observatum est nucleum auxeticum vires fractas tabularum compositarum augere 19 . Composita cum fibris auxieticis etiam vetat fibrarum propagatio fibrarum conventionalium comparata.
Zhang et al.21 mores dynamicas collisiones redeundi structuras cellulas imitata sunt. Inventi sunt intentionem et effusionem energiae emendari posse augendo angulum cellae unitatis Auxeticae, inde in craticula cum ratione negativi Poisson. Etiam suggesserunt tales tabulas sandwich auxillas uti posse ut structurae tutelae contra magnas contentiones rate ictum onera. Imbalzano et al.22 etiam retulit schedae compositae auxiticae per deformationem plasticam plus acrimoniam (id est duplam) dissipare posse et summam celeritatem in parte adversa reducere per 70% ad singulas plagulas mobilis comparatas.
Nuper, multa cura adhibita est studiis numeralibus et experimentalibus structurarum fartum cum fillore auxetico. Haec studia vias urgent ut mechanicas harum structurarum fartum proprietates emendare possint. Exempli gratia, considerans satis densum stratum auxiticum cum nucleus decuriae paniculae fieri potest in altiori modulo efficax Iuvenis quam in strato durissimo. Inflexio morum laminarum radiis 24 vel nuclei auxeticorum 25 praeterea emendari potest cum algorithmo optimizatione. Alia sunt studia in experimentis mechanica de structurarum expansabilium nuclei farti sub magis implicatis oneribus. Exempli gratia, pressio probatio concretorum compositorum cum aggregatis auxiticis, panels sandwicis sub oneribus explosivis 27, inflexis probationibus 28 et humili velocitatis impulsum probat29, ac analysin inflexionis non-linearum tabularum sandwici cum aggregatis auxeticis officiatorie diversificatis.
Quia simulationes computatrales et aestimationes experimentales talium consiliorum saepe consumunt et pretiosae sunt, opus est methodos theoreticos evolvere, qui efficaciter et accurate praebere possunt informationes quae necessariae sunt ad designandum plures auxeticos structuras sub arbitrariis condicionibus onerariis. rationabili tempore. Sed moderni methodi analytici plures limitationes habent. Peculiariter hae theoriae non satis accurate sunt ad praedicere mores materiae compositae relative crassae et composita ex pluribus materiis analysi cum proprietatibus elasticis longe differentibus.
Cum haec exempla analytica ab oneribus et limitibus condicionibus applicatis pendeant, hic mores nuclei nuclei farti plicabimus in tabulis auxeticis. Unius stratis aequivalens theoria usus pro talibus analysibus recte praedicere non potest tondendas et axiales passiones in laminas valde inhomogeneas in mediocri crassitudine compositorum farti. In nonnullis autem theoriis (exempli gratia in theoria strato) numerus variabilium kinematicarum (exempli gratia, obsessio, velocitas, etc.) valde pendet a numero stratorum. Hoc significat campus motus cuiusque tabulatorum independenter describi posse, cum quibusdam angustiis continuitatis corporis satisfaciens. Hoc ergo inducit inspecta multitudine variabilium in exemplari exemplari, quod facit hunc accessum computationaliter sumptuosum. Ad has limitationes superandas accessum proponimus secundum obliqua theoria, genus specificum multiplex theoriae. Theoria continuum accentus tondendi per laminas crassitiem praebet, formam obliquam supposito in plano displacentiae. Ita theoria obliqua totidem variabilium kinematicarum cujuscumque numeri strati in laminatis dat.
Ad demonstrandam vim methodi nostrae in praenuntiandis moribus tabularum fartum cum nucleis concavis sub inflexione onerum, nostros eventus comparavimus cum theoriis classicis (id est accessus noster cum exemplaribus computationalibus (elementis finitis) et notitiarum experimentalium (id est trium punctorum inflexionis. 3D tabulae fartae impressae). Ad hunc finem primum dissociationem relationem obliqua theoria fundatam deduximus, deinde aequationes constitutivas utens principio Hamilton, easque Galerkin methodo utens solvit. Proventus adepti sunt instrumentum validum ad designandum correspondentem. parametri geometrici tabularum fartinarum cum fillers auxiticis, quaerendi structuras cum melioribus proprietatibus mechanicis expediunt.
Considerate tres tabulas sandwich (Fig. 1). Geometrica design parametri: tabulatum verticem \({h}_{t}\), stratum medium \({h}_{c}\) et imum stratum \({h}_{b }\) crassitudinem. Hypothesis nos nucleum structurae in cancellato vasis consistere. Structura ex cellulis elementariis ordinate iuxta se dispositis consistit. Mutando ambitum geometricam structurae concavae, potest mutare proprietates mechanicas (id est valores rationes Poisson et rigorem elasticam). Geometrica parametri cellulae elementaris in Fig. 1 angulum (θ), longitudinis (h), altitudinis (L) et columnae crassitudinis (t).
Theoria obliquum praebet accurate praedictiones accentus et cola morum structurarum compositarum mediocrium crassitudinis. Dispositio structuralis in theoria obliqua duabus partibus constat. Prima pars ostendit mores totius tabulae paniculi farti, cum secunda pars mores spectat inter ordines ut tondent accentus continuationem (vel munus obliqua sic dictum). Praeterea elementum obliquum evanescit in superficie laminae exteriore, neque intra stratum hoc. Ita munus obliquum efficit ut singula tabulata ad totalem deformationem crucis sectionis conferant. Haec differentia magni momenti praebet magis realem physicam distributionem functionis obliquae ad alia munera obliqua comparata. Exemplar obliquum hodiernae mutationis non praebet continuitatem accentus transversam tondendas per stratum medium. Dispositio igitur campus in theoria obliqua sic scribi potest.
in aequ. (1), k=b, c et t ima, media et summa stratis, respective. Dispositio ager plani medii per axem Cartesianum (x, y, z) est (u, v, w), et curvatio gyrationis in plano circa axem ({\uptheta} _. {x}\) et \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) et \({\psi}_{y}\) quantitates obliquas rotationis spatioles sunt, et \({\phi}_{x}^{k}\ supersunt ( z \right)\) et \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) functiones obliqua sunt.
Amplitudo obliquum est munus vectoris actualis responsionis laminae ad onus applicatum. Aptam scalam obliquam functionis praebent, ita regunt altiorem contributionem obliquam ad obsessionem in plano. Per laminam tondendas cola crassitudine constat ex duobus componentibus. Prima pars est tondendum angulum, aequabile per laminae crassitiem, et secunda pars frustum constans, uniformis per crassitiem cujusque stratis. Secundum has functiones minutatim constantes, munus obliquum cuiusque tabulae scribi potest:
in aequ. (2), \({c}_{11}^{k}\) et \({c}_{22}^{k}\) sunt elasticitates constantes cujusvis tabulae, et h est tota crassitudo orbes. Praeterea \({G}_{x}\) et \({G}_{y}\) sunt ponderati mediocris tondendi rigoris coefficientes, ut 31 exprimuntur.
Duae obliquae functiones amplitudinis (Equationis (3)) et reliquae quinque variabiles kinematicae (Equationes (2)) primi ordinis tondent deformationes theoriae constituunt septem kinematicas quae cum hac theoria variabili obliqua mutatione coniunguntur. Posito lineari dependentia deformationis et obliqua ratione habita, deformatio campi in systemate coordinato Cartesiano obtineri potest:
ubi \({\varepsilon}_{yy}\) et \({\varepsilon}_{xx}\) normales sunt deformationes, et \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) et \({\gamma}_{xy}\) tondendae sunt deformationes.
Lege Hooke utens et obliqua theoria ratione habita, relatio inter accentus et contentionem laminae orthotropicae cum cancelli concavo structurae ex aequatione haberi potest (1). (5)32 ubi \({c}_{ij}\) est constans elastica e matricis elasticis.
ubi \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) et \({v}_{ij}^{k}\) secantur. vis est modulus in diversa, Modulus Young et Poisson's ratio. Hi coefficientes quaquaversum aequales sunt pro strato isotopico. Praeterea ad nucleos redeuntes cancellos, ut in Fig. 1, ostensum est, hae proprietates rescribi possunt sicut XXXIII.
Applicatio principii Hamiltonis ad aequationes motus laminae multilayer cum nucleo concavo cancellos fundamentales aequationes ad consilium praebet. Hamilton principium sic scribi potest;
Inter eos δ repraesentat variativum operator, U contentionem energiam potentialem significat, W opus per vim externam factum repraesentat. Totalis energiae potentialis utens aequatione obtinetur. (9), ubi A est regio plani mediani.
Posito uniformi applicatione oneris in z directione, opus vis externae obtineri potest ex hac formula:
Aequationes (IV) et (5) (9) reponunt et aequationem reponunt. (9) and (10) (8) and integrating over the plate thickness, the equation: (8) Rescribi potest ut;
Index \(\phi\) functionem obliquam repraesentat, \({N}_{ij}\) et \({Q}_{iz}\) sunt vires in et extra planum \({M} _{ij }\) momentum curvationis repraesentat, & formula calculi talis est:
Integrationem applicando partibus aequationis. Formulae substituendae (12) et coëfficienti variationis computandae, aequatio definitiva tabulæ farti in formula formulae obtineri potest (12). (13).
Aequationes differentiales potestate pro gratis sustentatae tres laminis Galerkin methodo solvuntur. Sub suppositione conditionum quasi-staticarum, munus ignotum pro aequatione consideratur (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm{m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) et \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) ignoti constantes sunt, qui minimo errore obtineri possunt. \(\overline{\overline{u}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{v}} \left({x{\textus {,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{w}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y} }}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \left({x{\text{, y}}} \right)\) et \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left({x{\text{,y}}} \right)\) functiones test. quibus condicionibus terminis necessariis minimum satisfaciendum est. Nam iustae condiciones circumscriptiones sustinentur, probatio functionis sicut calculare potest:
Substitutio aequationum dat aequationibus algebraicis. (14) ad aequationes regendas, quae ad coefficientes in aequatione ignotos obtinendos ducere possunt (14). (14).
Utimur elementum finitum exemplaris (FEM) ad simulando flexionem computatralem libere sustinentis tabulae fartae cum cancello concavo structurae ut nucleus. Analysis fiebat in codice elemento finito commerciali (exempli gratia: Abaqus versio 6.12.1). 3D elementa solida hexahedrali (C3D8R) cum integratione simpliciore adhibita sunt ad summas et imas stratas exemplares, et lineares elementa tetraedralis (C3D4) ad exemplar medium (concavae) cancelli structurae adhibebantur. Nos analysi sensibilitatem reticulum perfecerunt ad concursum reticuli probandum et concluserunt displacentiam eventus in minima magnitudine inter tres ordines confluere. Patella sandwich oneratus est utens munus onus sinusoidalis, ratione habita conditionum limitalium in quattuor marginibus libere sustentata. Mores mechanici elastici lineares considerantur ut exemplar materiale omnibus laminis assignatum. Non est certa contactus inter strata inter se nectuntur.
3D technicis excudendis usi sumus ad prototypum nostrum creandum (ie triplum nucleum auxeticum nucleum sandwici impressum) et congruentem consuetudinem experimentalem paroecialem applicandi similes flexiones conditiones (uniforme onus p secundum z-directionem) et condiciones limites (id modo sustentatas). in nostra analytica accessu (fig. 1).
Tabula sandwich impressa in 3D impressoris duabus pellibus (superioribus et inferioribus) et cancellis concavis consistit, quarum dimensiones in Tabula 1 ostensa sunt, et in ultimaker 3 3D impressoris fabricata (Italy) methodo depositionis utens ( FDM). technologia in eius processu adhibetur. Nos 3D laminam basin et principalem structuram auxeticam cancellorum simul impressimus et in summo strato separatim impressimus. Hoc iuvat vitare aliquas inpedimenta in processu remotionis adminiculo, si totum consilium statim imprimendum est. Post 3D impressionem, duae partes separatae in superglutino utentes conglutinantur. Typis hisce componentibus utentes acido polylactico (PLA) in summa densitatem implent (id est 100%), ne vitia typographica locata sint.
Consuetudo plaudendi systematis mimi simplices easdem condiciones subsidii limites in nostro analytico exemplari adoptavit. Hoc modo ratio tenacis impedit tabulam, ne per oras suas in x et y moveatur, permittens eas oras libere circum axes x et y gyrari. Hoc fit, considerando infulis radii r = h/2 in quattuor oras plantae systematis (Fig. 2). Haec ratio clamping etiam efficit ut onus applicatum a machina probationis ad tabulam plene transferatur et cum linea centri tabulae perpendatur (fig. 2). Multi-jet 3D technologiae typographicae (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) et rigidae resinae commerciales (qualis est series Vero) ad systema tenaci imprimendi.
Schematica schematis de 3D more impresso systematis tenacissimi eiusque conventus cum 3D tabulis Sandwici impressis cum nucleo auxetico.
Motum coercitum quasi-staticum compressionis exercemus probat utens scamnum test mechanicum (Lloyd LR, cellam oneris = 100 N) et copias machinae colligendas et displacentias in forma sampling of 20 Hz.
Haec sectio numerum praebet studium structurae Sandwici propositae. Ponamus strata suprema et immissa ex epoxy resinae carbonii, et cancellos nuclei concavi fabricata polymeris. Mechanica proprietates materies in hoc studio exhibentur in Tabula 2. Praeterea rationes dimensiones obsessionis et proventus agrorum in Tabula III monstrantur.
Maxima dimensiva verticalis obsessio laminae uniformiter oneratae gratis suffultae comparatus est cum eventibus diversis modis habitis (Tabula 4). Est bene convenit inter propositum theoriam, elementum finitum methodum et verificationes experimentales.
Verticalem obsessionem theoriae obliquae (RZT) cum 3D theoriae 3D elasticitatis (Pagano) comparatam comparavimus, primum ordinem tondent deformatio theoriae (FSDT), et eventus FEM (cf. Fig. 3). Prima-ordo theoriae tondendae, quae obsessio in diagrammatibus crassis multilaterilibus fundata est, maxime differt ab solutione elastica. Tamen theoria obliqua mutatio nimis accurate praenuntiat eventus. Insuper etiam vim tondendi vim et planam normalem vim variarum theo- rarum comparavimus, inter quas theoria obliqua accuratiorem eventum quam FSDT adeptus est (Fig. 4).
Comparatio normalized cola verticalis ratione utendi diversis theoriis ad y = b/2.
Mutatio in accentus tondendum (a) et accentus normales (b) per crassitudinem tabulae paniculi farti, variis rationibus utentes computatis.
Deinde influentiam parametri geometricae unitatis cellulae cum core concavo in altiore proprietatibus mechanicis paniculi farti resolvimus. Angulus cellulae unitatis est potissima parametri geometricae in structuris cancellis reentrantis 34, 35,36. Ideo influentiam unitatis anguli cellae computavimus, tum crassitudinem extra nucleum in tota laminae deflexione (fig. 5). Cum crassitudo iacuit intermedii crescit, maxima deflexio dimensiva decrescit. Relativum inclinatio virium augetur pro stratis nucleis crassioribus et cum \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (id est, cum iacuit concavus unus). Sandwico tabulae cum cellulae unitatis auxetica (id \(\theta = 70^\\)) minutissimae displacentiae habent (Fig. 5). Inde patet quod vis flexionis nuclei auxitrici altiorem esse quam nuclei auxetici conventionalis, sed minus efficientem et rationem positivam Poisson habere.
Maximam deflexionem normalizatam in virgae cancelli concavae cum diversis angulis cellularum unitas et crassitudine ex-plane.
Crassitudo nuclei craticulae auxeticae et rationis aspectum (id est \(\theta=70^\circ\)) maximam labefactationem laminae fartae (Figura 6). Videri potest maximam deflexionem laminae cum augmento h/l augere. Augens praeterea crassitudinem nuclei nuclei porositatem structurae concavae redigit, quo inclinatio vis structurae augetur.
Maxima deflexio tabularum paniculorum ex cancellis structuris causatur cum nucleo auxitico variarum crassitudinum et longitudinum.
Studium camporum accentus interesting area est quae explorari potest mutatis parametris geometricis cellulae unitatis ad modos defectus (exempli gratia delaminationis) multiplicium structurarum. Ratio Poisson maiorem effectum in campo sicco-plano tondendas quam accentus normales extollit (cf. Fig. 7). Praeterea, hic effectus inhomogeneus est in variis partibus ob orthotropicas proprietates materiae harum crates. Ceteri parametri geometrici, ut crassitudo, altitudo, longitudo structurarum concavarum, parum valent in campo accentus, ideo in hoc studio non sunt enucleatae.
Mutatio in tondendas accentus partes in diversis stratis tabulae paniculae farti sunt cum fillerulae cancellatae cum diversis angulis concavitatis.
Hic, inclinatio vis multilayer laminae gratis sustentatae cum nucleo concavo cancellato investigatur utens theoria obliqua. Proposita formula comparatur cum aliis theoriis classicis, incluso theoria elasticitate tres dimensiva, theoria deformatio primi ordinis tondendas, et FEM. Methodum quoque nostram convalidamus, comparando proventus nostros experimentales in 3D structuras farti impressas. Proventus nostri demonstrant theoriam obliquam praediscere posse deformationem structurae farti modicae crassitudinis sub oneribus flectendis. Praeterea influentia parametri geometricorum concavi structurae cancelli in flexione morum tabularum paniculorum enucleata est. Eventus ostendunt aequationem auxit (id est θ <90), flexio virium augeri. Praeterea aspectum augens ac decrescentem crassitudinem nuclei inclinatio vim tabulae paniculi farti reducet. Effectus denique rationum Poisson in e plano vis tondendi inspicitur, et confirmatur ratio Poisson maximam vim habere in accentus generati ex crassitudine laminae laminae. Propositae formulae et conclusiones viam ad consilium et optimizationem plurium laicorum structurarum concavarum cancellorum concavorum aperire possunt sub condicionibus multiplicibus onerationes necessarias ad consilium oneris portantis structurae in technologia aerospace et biomedica.
Datae usitatae et/vel enucleatae in studio hodierno praesto sunt a respectivis auctoribus super rationabili petitione.
Aktai L., Johnson AF, Kreplin B. Kh. Simulatio numeralis interitus indoles mellis nucleorum. fectum. fractal. pilum. 75 (9), 2616-2630 (2008).
Gibson LJ et Ashby MF Porous solidorum: Structurae et Properties (Cambridge Press, 1999).
Post tempus: Aug-12-2023