تأثیر هندسهی سلولهای داخلی بر عملکرد ضربهای سازههای چاپ سهبعدیشده
نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله بروجردی، بروجرد، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران
4 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
doi
10.61186/masm.4.4.623.چکیده
بهینهسازی همزمان استحکام ضربهای و کاهش وزن، یکی از چالشهای کلیدی در طراحی سازههای صنعتی بهویژه در حوزههای هوافضا و حملونقل به شمار میآید. هدف این پژوهش، طراحی ساختارهای چاپ سهبعدی شدهای است که ضمن مصرف حداقل مواد، حداکثر انرژی ضربهای را جذب کنند. برای این منظور، نمونههایی از جنس فیلامنت پلیلاکتیک اسید (PLA) با سه هندسهی سلولی مختلف (دایرهای، دهضلعی و ششضلعی) و در دو آرایش ساختاری (خطی و مورب) تولید شدند. بررسی رفتار ضربهای این ساختارها با استفاده از آزمون تجربی شارپی و همچنین تحلیل عددی به روش اجزا محدود انجام گرفت. معیارهای ارزیابی شامل انرژی جذبشده، جرم نمونهها و مشخصههای شکست بودند. نتایج نشان داد که نمونههای دارای ساختار ششضلعی، بهدلیل توزیع یکنواختتر تنش در شبکه داخلی، عملکرد بهتری در جذب ضربه دارند. این نمونهها با وجود ۳۶٪ کاهش جرم، تا ۶۲٪ بهبود در استحکام ضربهای نشان دادند. همچنین، نمونههای دارای چیدمان مورب سلولها، با افزایش شکلپذیری و ایجاد مفاصل پلاستیک بیشتر، زمان شکست نهایی را تا ۵۷۵٪ افزایش دادند. این یافتهها نشان میدهد که طراحی بهینهی سلولهای داخلی میتواند بدون افزایش مصرف ماده و علیرغم کاهش وزن، استحکام ضربهای را بهطور چشمگیری بهبود دهد و زمینهساز تولید ساختارهای سبک و مقاوم در صنایع پیشرفته باشد..
