بررسی تجربی رفتار مکانیکی ساختار اینفینیتی الهام گرفته شده از پیله کرم ابریشم و مقایسه آن با ساختار میلهای جهت استفاده در ساختارهای سلولی معماری
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه معماری، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران
2 استادیار، گروه معماری، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران
3 استادیار، مهندسی پلیمر، گروه رنگ، پژوهشکده فرایند پلیمرها، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران
4 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران
5 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، ایران
doi
10.22034/ijme.2022.160938چکیده
ساختارهای سلول باز، ساختارهای سلولی معماری شدهای با یک هندسه تناوبی تعیین شده میباشند. پیله کرم ابریشم میتواند به عنوان یک ساختار طبیعی جهت طراحی سلولهای ساختار باز مورد استفاده قرار گیرد. پیله ابریشم از یک ساختار سلسه مراتبی با عملکرد چندگانه تشکیل شده است که طی میلیونها سال جهت ایجاد شرایط بهینه برای دگردیسی و حفظ جان حشره در مقابل شکارچیان تکامل یافته است. در این مقاله با الهام گیری از ساختار حلقه اینفینیتی که توسط کرم ابریشم در ساخت پیله بکار میرود، ساختارهایی سلول باز، جهت بررسی خواص مکانیکی طراحی شد. به این منظور براساس فرمول ماکسول در طراحی ساختارهای سلول باز میلهای، نمونههای مختلف تشکیل شده از میلههای مستقیم و یا ساختار دارای حلقه اینفینتی با پارامترهای متفاوت با استفاده از روش چاپ FDM ساخته شد. پس از ساخت قطعات، آزمون تنش کششی محوری بر روی نمونهها انجام گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که ساختارهای سلولی طراحی شده براساس حلقههای بکار رفته در پیله کرم ابریشم بصورت تک لایه غیر ایزوتروپیک بوده و رفتار مکانیکی متفاوتی در جهات مختلف از خود نشان میدهند. اگرچه ساختارهای سلولی اینفنیتی از مدول کششی و استحکام کمتری برخوردارند اما کرنش الاستیک بزرگتر و روند تدریجی شکست و در نتیجه تبدیل مدول کششی به خمشی در این ساختار از مزایای مهم آنها به حساب میآید که در کاربردهای مختلف مانند ساندویچ پنلهای ساختمانی که وظیفه تحمل بار را ندارند، میتوانند مورد توجه قرار بگیرند.
