Misaotra anao nitsidika ny Nature.com. Mampiasa kinova mpitety tranonkala manana fanohanana CSS voafetra ianao. Mba hahazoana traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na esory ny Compatibility Mode amin'ny Internet Explorer). Mandritra izany fotoana izany, mba hiantohana ny fanohanana mitohy, dia asehoy ny tranokala tsy misy fomba sy JavaScript.
Ny rafitra tontonana sandwich dia ampiasaina betsaka amin'ny indostria maro noho ny toetra mekanika avo lenta. Ny interlayer amin'ireo rafitra ireo dia tena zava-dehibe amin'ny fifehezana sy fanatsarana ny toetra mekanika ao anatin'ny fepetra mavesatra isan-karazany. Ny firafitry ny makarakara concave dia kandidà miavaka ho ampiasaina ho interlayer amin'ny rafitra sandwich toy izany noho ny antony maro, dia ny fampifanarahana ny elasticité azy (oh: ny tahan'ny Poisson sy ny soatoavin'ny elastika) ary ny ductility (oh: ny elasticité ambony) ho tsotra. Ny fananana tanjaky ny tanjaky ny lanja dia tratra amin'ny alàlan'ny fanitsiana ny singa geometrika mandrafitra ny sela tokana. Eto isika dia manadihady ny valin'ny flexural amin'ny tontolon'ny sandwich concave 3 sosona amin'ny fampiasana analytical (izany hoe, teoria zigzag), computational (izany hoe, singa voafetra) ary fitsapana fanandramana. Nodinihinay ihany koa ny fiantraikan'ny mari-pamantarana geometrika isan-karazany amin'ny firafitry ny makarakara concave (ohatra ny zoro, ny hateviny, ny halavan'ny sela amin'ny tahan'ny haavony) amin'ny fihetsika mekanika amin'ny firafitry ny sandwich. Hitanay fa ny rafitra fototra miaraka amin'ny fitondran-tena auxetic (izany hoe ny ratio Poisson négatif) dia mampiseho tanjaky ny flexural ambony kokoa ary ny tsindrin-tsofina mivoaka ivelan'ny fiaramanidina raha oharina amin'ny grating mahazatra. Ny fikarohanay dia mety hanokatra ny lalana ho amin'ny fampandrosoana ny rafitra multilayer mandroso amin'ny maritrano fototra makarakara ho an'ny aerospace sy ny fampiharana biomedical.
Noho ny tanjany avo sy ny lanjany ambany, ny rafitra sandwich dia ampiasaina betsaka amin'ny indostria maro, ao anatin'izany ny famolavolana fitaovana mekanika sy fanatanjahantena, an-dranomasina, aerospace ary injeniera biomedical. Ny firafitry ny lattice concave dia kandida iray mety ho raisina ho sosona fototra amin'ny rafitra mitambatra toy izany noho ny fahaizany misoroka angovo ambony sy ny toetran'ny tanjaky ny lanjany1,2,3. Taloha dia nisy ezaka lehibe natao tamin'ny famolavolana rafitra sandwich maivana miaraka amin'ny mason-tsivana miendrika mba hanatsarana bebe kokoa ny toetra mekanika. Ohatra amin'ny endrika toy izany dia ahitana ny enta-mavesatry ny tosidra ambony ao amin'ny vatan'ny sambo sy ny fanafintohinana amin'ny fiara4,5. Ny antony mahatonga ny firafitry ny makarakara concave tena malaza, tsy manam-paharoa ary mety amin'ny fananganana tontonana sandwich dia ny fahafahany mampifanaraka ny toetrany elastomekanika (ohatra ny hamafin'ny elastika sy ny fampitahana Poisson). Ny toetra iray mahaliana toy izany dia ny fitondran-tena auxetic (na ny ratio Poisson négatif), izay manondro ny fanitarana amin'ny sisiny amin'ny firafitry ny lattice rehefa mivelatra lavidavitra. Ity fihetsika tsy mahazatra ity dia mifandraika amin'ny famolavolana microstructural an'ny sela fototra fototra7,8,9.
Hatramin'ny fikarohana voalohany nataon'i Lakes momba ny famokarana foam auxetic, dia nisy ezaka lehibe natao mba hamolavola rafitra porous miaraka amin'ny ratio Poisson ratsy10,11. Jeometria maromaro no naroso mba hanatratrarana io tanjona io, toy ny cellules chiral, semi-rigid, ary rigid rotating unit,12 izay samy mampiseho fitondrantena auxetic avokoa. Nanamora ny fampiharana ireo rafitra auxetic 2D na 3D ireo ihany koa ny fahatongavan'ny teknolojia fanamboarana additive (AM, antsoina koa hoe fanontana 3D).
Ny fitondran-tena auxetic dia manome toetra mekanika tokana. Ohatra, ny Lakes sy ny Elms14 dia naneho fa ny foam auxetic dia manana tanjaky ny vokatra avo kokoa, ny fahafaha-misintona angovo mahery vaika kokoa, ary ny henjana ambany noho ny foam mahazatra. Raha ny momba ny toetra mekanika mavitrika amin'ny foams auxetic, dia mampiseho fanoherana avo kokoa izy ireo eo ambanin'ny enta-mavesatra manapaka mavitrika sy ny elongation ambony kokoa amin'ny fihenjanana madio15. Ho fanampin'izany, ny fampiasana fibre auxetic ho fitaovana fanamafisana amin'ny composites dia hanatsara ny toetrany mekanika16 sy ny fanoherana ny fahasimbana ateraky ny fibre stretch17.
Nasehon'ny fikarohana ihany koa fa ny fampiasana rafitra auxetic concave ho ivon'ny rafitra miompana miolikolika dia afaka manatsara ny fahombiazan'izy ireo ivelan'ny fiaramanidina, ao anatin'izany ny hamafin'ny flexural sy ny tanjaka18. Amin'ny fampiasana modely misy sosona, dia voamarika ihany koa fa ny fototra auxetic dia afaka mampitombo ny tanjaky ny fracture amin'ny tontonana mitambatra19. Ny fitambarana misy fibre auxetic koa dia manakana ny fiparitahan'ny triatra raha oharina amin'ny fibre mahazatra20.
Zhang et al.21 dia namolavola ny fihetsiky ny fifandonana mavitrika amin'ny rafitra sela miverina. Hitan'izy ireo fa azo hatsaraina ny fisondrotry ny angovo sy ny angovo amin'ny alàlan'ny fampitomboana ny zoro amin'ny selan'ny unit auxetic, ka miteraka fako miaraka amin'ny tahan'ny Poisson ratsy kokoa. Nanolo-kevitra ihany koa izy ireo fa ny takelaka sandwich auxetic toy izany dia azo ampiasaina ho rafitra fiarovana amin'ny fiatraikany avo lenta. Imbalzano et al.22 koa dia nitatitra fa ny takelaka auxetic composite dia afaka mamoaka angovo bebe kokoa (izany hoe avo roa heny) amin'ny alàlan'ny fanovana plastika ary afaka mampihena ny hafainganam-pandeha ambony indrindra amin'ny lafiny aoriana amin'ny 70% raha oharina amin'ny takelaka tokana.
Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, be dia be ny fiheverana ny fandinihana isa sy fanandramana momba ny rafitra sandwich miaraka amin'ny filler auxetic. Ireo fanadihadiana ireo dia manasongadina fomba hanatsarana ny toetra mekanika amin'ireo rafitra sandwich ireo. Ohatra, ny fiheverana ny sosona auxetic matevina ampy ho ivon'ny tontonana sandwich dia mety hiteraka modulus Young mahomby kokoa noho ny sosona henjana23. Ankoatra izany, ny fitondran-tena miondrika amin'ny laminated beams 24 na auxetic core tubes 25 dia azo hatsaraina amin'ny algorithm optimization. Misy fanadihadiana hafa momba ny fitsapana mekanika amin'ny rafitra sandwich fototra azo itarina amin'ny enta-mavesatra kokoa. Ohatra, ny fitsapana fanerena ny fitambarana simenitra misy aggregate auxetic, takelaka sandwich eo ambanin'ny enta-mavesatra mipoaka27, fitsapana miondrika28 ary fitsapana fiatraikany amin'ny hafainganam-pandeha ambany29, ary koa ny famakafakana ny fiondrika tsy mitongilana amin'ny takelaka sandwich misy aggregate auxetic tsy mitovy amin'ny asany30.
Satria ny simulation amin'ny ordinatera sy ny fanombanana andrana amin'ny endrika toy izany dia mandany fotoana sy lafo, ilaina ny mamolavola fomba teorika izay afaka manome amim-pahombiazana sy marina ny fampahalalana ilaina amin'ny famolavolana rafitra fototra auxetic multilayer eo ambanin'ny fepetra mavesatra. fotoana mety. Na izany aza, ny fomba famakafakana maoderina dia manana fetra maromaro. Indrindra indrindra, ireo teoria ireo dia tsy ampy tsara haminavina ny fihetsik'ireo akora mitambatra somary matevina sy mamakafaka ireo fitambarana misy akora maromaro manana toetra elastika tsy mitovy.
Satria ireo modely analytika ireo dia miankina amin'ny enta-mavesatra ampiharina sy ny fepetran'ny sisintany, eto isika dia hifantoka amin'ny fitondran-tena flexural amin'ny takelaka sandwich auxetic core. Ny teoria sosona tokana mitovy ampiasaina amin'ny famakafakana toy izany dia tsy afaka maminavina tsara ny hety sy ny axial tsindrin-tsakafo amin'ny laminates tena tsy mitovy amin'ny fitambarana sandwich matevina matevina. Ankoatra izany, amin'ny teoria sasany (ohatra, amin'ny teoria misy sosona), ny isan'ny kinematic variables (ohatra, ny fifindran'ny hafainganana, ny hafainganam-pandeha, sns.) dia miankina mafy amin'ny isan'ny sosona. Midika izany fa ny sahan'ny hetsika isaky ny sosona dia azo faritana tsy miankina, ary mahafa-po ny teritery fitohizana ara-batana sasany. Noho izany, izany dia mitarika ho amin'ny fiheverana ny isan'ny variana amin'ny modely, izay mahatonga ity fomba fiasa ity ho lafo vidy. Mba handresena ireo fetra ireo, dia manolotra fomba fiasa mifototra amin'ny teoria zigzag izahay, kilasy iray manokana amin'ny teoria multilevel. Ny teoria dia manome fitohizan'ny adin-tsaina manerana ny hatevin'ny laminate, amin'ny fiheverana ny zigzag amin'ny fifindran'ny fiaramanidina. Noho izany, ny teoria zigzag dia manome ny isan'ny kinematic variables na inona na inona ny isan'ny sosona ao amin'ny laminate.
Mba hampisehoana ny herin'ny fombantsika amin'ny faminaniany ny fihetsiky ny takelaka sandwich miaraka amin'ny core concave eo ambanin'ny enta-mavesatra miondrika, dia nampitahainay tamin'ny teoria klasika ny valiny (izany hoe ny fomba fiasantsika amin'ny maodely computational (izany hoe singa voafetra) sy ny angona andrana (izany hoe fiondrika telo teboka 3D vita printy sandwich panels). Ho an'ity tanjona ity, dia nalainay aloha ny fifandraisan'ny fifindrana mifototra amin'ny teoria zigzag, ary avy eo dia nahazo ny equations constitutive tamin'ny fampiasana ny fitsipiky ny Hamilton ary namaha azy ireo tamin'ny alàlan'ny fomba Galerkin. Ny vokatra azo dia fitaovana matanjaka amin'ny famolavolana mifanaraka amin'izany masontsivana geometrika amin'ny takelaka sandwich miaraka amin'ny famenoana auxetic, manamora ny fikarohana ireo rafitra manana toetra mekanika nohatsaraina.
Diniho ny takelaka sandwich misy sosona telo (sary 1). Masontsivana famolavolana geometrika: sosona ambony \({h}_{t}\), sosona afovoany \({h}_{c}\) ary sosona ambany \({h}_{ b }\) ny hateviny. Mihevitra izahay fa ny fototra ara-drafitra dia misy rafitra pitted lattice. Ny rafitra dia ahitana sela fototra voalamina mifanakaiky amin'ny fomba voalamina. Amin'ny alàlan'ny fanovana ny mari-pamantarana geometrika amin'ny firafitry ny concave dia azo atao ny manova ny toetra mekanika (izany hoe ny sandan'ny tahan'ny Poisson sy ny hamafin'ny elastika). Ny tarehimarika geometrika amin'ny sela fototra dia aseho amin'ny sary. 1 ahitana zoro (θ), halavany (h), haavony (L) ary hatevin'ny tsanganana (t).
Ny teoria zigzag dia manome vinavina marina momba ny adin-tsaina sy ny fihenjanana amin'ny rafitra mitambatra misy sosona amin'ny hateviny antonony. Ny fifindran'ny rafitra ao amin'ny teoria zigzag dia misy ampahany roa. Ny ampahany voalohany dia mampiseho ny fitondran-tenan'ny tontolon'ny sandwich amin'ny ankapobeny, raha ny tapany faharoa kosa dia mijery ny fihetsika eo anelanelan'ny sosona mba hiantohana ny fitohizan'ny adin-tsaina (na ilay antsoina hoe zigzag). Ankoatra izany, ny singa zigzag dia manjavona eo amin'ny ety ivelany amin'ny laminate, fa tsy ao anatin'io sosona io. Noho izany, ny fiasan'ny zigzag dia miantoka fa ny sosona tsirairay dia mandray anjara amin'ny fiovaovan'ny cross-sectional manontolo. Ity fahasamihafana manan-danja ity dia manome fizarana ara-batana azo tsapain-tanana kokoa amin'ny fiasan'ny zigzag raha oharina amin'ny fiasa zigzag hafa. Ny modely zigzag novaina amin'izao fotoana izao dia tsy manome fitohizan'ny tsindrin-tsofina mivelatra eo amin'ny sosona afovoany. Noho izany, ny saha fifindra-monina mifototra amin'ny teoria zigzag dia azo soratana toy izao manaraka izao31.
ao amin'ny equation. (1), k=b, c ary t dia maneho ny sosona ambany, afovoany ary ambony. Ny sahan'ny fifindran'ny fiaramanidina mitovitovy amin'ny axe Cartesian (x, y, z) dia (u, v, w), ary ny fihodinana miondrika eo amin'ny fiaramanidina manodidina ny axe (x, y) dia \({\uptheta} _ {x}\) ary \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) sy \({\psi}_{y}\) dia habetsan'ny fihodinan'ny zigzag, ary \({\phi}_{x}^{k}\ ankavia ( z \right)\) sy \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) dia zigzag.
Ny amplitude an'ny zigzag dia fiasan'ny vector amin'ny valin'ny takelaka amin'ny entana ampiharina. Izy ireo dia manome scaling mety amin'ny fiasan'ny zigzag, ka mifehy ny fandraisan'anjaran'ny zigzag amin'ny fifindran'ny fiaramanidina. Ny fanerena amin'ny hatevin'ny takelaka dia misy singa roa. Ny ampahany voalohany dia ny zoro manety, fanamiana manerana ny hatevin'ny laminate, ary ny ampahany faharoa dia piecewise asa tsy tapaka, fanamiana manerana ny hatevin'ny tsirairay sosona. Araka ireo fiasa tsy tapaka ireo, ny fiasan'ny zigzag isaky ny sosona dia azo soratana toy izao:
ao amin'ny equation. (2), \({c}_{11}^{k}\) ary \({c}_{22}^{k}\) dia ny elasticité tsy miova isaky ny sosona, ary h dia ny hatevin'ny fitambaran'ny ny disc. Fanampin'izany, ny \({G}_{x}\) sy \({G}_{y}\) dia ny salan'isa mavesatra amin'ny henjana henjana, aseho ho 31:
Ny fiasan'ny amplitude zigzag roa (Equation (3)) ary ny kinematic dimy ambiny (Equation (2)) amin'ny teorian'ny deformation filaharana voalohany dia ahitana kinematika fito mifandray amin'io fari-pahaizana teoria zigzag io. Raha heverina ny fiankinan-doha amin'ny fiankinan-doha sy ny fiheverana ny teoria zigzag, ny sahan'ny deformation ao amin'ny rafitra fandrindrana Cartesian dia azo alaina toy ny:
izay \({\varepsilon}_{yy}\) sy \({\varepsilon}_{xx}\) dia deformation ara-dalàna, ary \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) sy \({\gamma}_{xy}\) dia fiovaovan'ny vy.
Amin'ny fampiasana ny lalàn'i Hooke sy ny fiheverana ny teoria zigzag, ny fifandraisana misy eo amin'ny adin-tsaina sy ny fihenjanana amin'ny takelaka orthotropic miaraka amin'ny firafitry ny makarakara concave dia azo avy amin'ny equation (1). (5)32 izay ny \({c}_{ij}\) dia ny tsy miovaova elastika amin'ny matrices strain.
izay tapahina ny \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) ary \({v}_{ij}^{k}\) Ny hery dia ny modulus amin'ny lalana samihafa, ny modulus Young sy ny tahan'ny Poisson. Ireo coefficients dia mitovy amin'ny lafiny rehetra ho an'ny sosona isotopika. Ankoatra izany, ho an'ny nuclei miverina amin'ny lattice, araka ny aseho amin'ny sary 1, ireo toetra ireo dia azo soratana ho 33.
Ny fampiharana ny fitsipik'i Hamilton amin'ny fampitoviana ny fihetsehan'ny takelaka misy sosona maromaro miaraka amin'ny fototry ny makarakara miendrika dia manome ny fitoviana fototra amin'ny famolavolana. Ny fitsipiky ny Hamilton dia azo soratana toy izao:
Amin'izy ireo, ny δ dia maneho ny opérateur variation, ny U dia maneho ny angovo mety hitera-doza, ary ny W dia maneho ny asa ataon'ny hery ivelany. Ny totalin'ny angovo azo tsapain-tanana dia azo amin'ny fampiasana ny equation. (9), izay A dia ny faritry ny fiaramanidina mediana.
Raha raisina ny fampiharana mitovy amin'ny enta-mavesatra (p) amin'ny lalana z, ny asan'ny hery ivelany dia azo alaina amin'ny fomba manaraka:
Soloy ny equation (4) sy (5) (9) ary soloy ny equation. (9) sy (10) (8) ary ampifandraisina amin'ny hatevin'ny takelaka, ny equation: (8) dia azo soratana ho:
Ny fanondro \(\phi\) dia maneho ny fiasa zigzag, \({N}_{ij}\) ary \({Q}_{iz}\) dia hery miditra sy mivoaka ao amin'ny fiaramanidina, \({M} _{ij }\) dia maneho ny fotoana miondrika, ary toy izao ny raikipohy kajy:
Fampiharana fampidirana amin'ny ampahany amin'ny equation. Ny fanoloana amin'ny formula (12) ary ny kajy ny coefficient of variation, dia azo alaina amin'ny endrika formula (12) ny equation mamaritra ny tontonana sandwich. (13).
Ny fampitoviana fanaraha-maso ny fahasamihafana ho an'ny takelaka telo sosona tohanana malalaka dia voavaha amin'ny fomba Galerkin. Eo ambanin'ny fiheverana ny fepetra quasi-static, ny fiasa tsy fantatra dia raisina ho toy ny equation: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) ary \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) dia tsy miova tsy fantatra izay azo amin'ny fampihenana ny fahadisoana. \(\overline{\ overline{u}} \ left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\ overline{v}} \ left({x{\text {,y}}} \havanana)\), \(\overline{\overline{w}} \havia( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \havia( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\ overline{{{\uptheta}_{y} }}} \ havia( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{\psi_{x}}}} \havia( {x{\text{, y}}} \right)\) sy \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) dia asa fitsapana, izay tsy maintsy mahafeno ny fepetra farany ambany indrindra ilaina. Ho an'ny fepetra fetra tohanana fotsiny dia azo averina kajy toy izao ny fiasan'ny fitsapana:
Ny fanoloana ny equations dia manome ny algebraic equations. (14) mankany amin'ny equations mifehy, izay mety hitarika amin'ny fahazoana coefficient tsy fantatra amin'ny equation (14). (14).
Mampiasa modely amin'ny singa voafetra (FEM) izahay amin'ny fanaovana simulation amin'ny ordinatera ny fiforetan'ny tontonana sandwich tohana malalaka miaraka amin'ny rafitra makarakara miendrika ho fotony. Ny famakafakana dia natao tamin'ny kaody singa voafetra ara-barotra (ohatra, Abaqus version 6.12.1). Ny singa mivaingana hexahedral 3D (C3D8R) miaraka amin'ny fampidirana tsotsotra dia nampiasaina mba hamolavola ny sosona ambony sy ambany, ary ny singa tetrahedral tsipika (C3D4) dia nampiasaina mba hamolavolana ny rafitry ny makarakara mpanelanelana (concave). Nanao famakafakana ny fahatsapan'ny harato izahay mba hitsapana ny fifanojoan'ny harato ary nanatsoaka hevitra izahay fa ny valin'ny fifindra-monina dia nitambatra tamin'ny haben'ny endri-javatra kely indrindra teo amin'ireo sosona telo. Ny takelaka sandwich dia fenoina amin'ny fampiasana ny asa enta-mavesatra sinusoidal, amin'ny fiheverana ny fepetran'ny sisin-tany manohana malalaka amin'ny sisiny efatra. Ny fihetsika mekanika elastika amin'ny linear dia heverina ho modely ara-materialy nomena ny sosona rehetra. Tsy misy fifandraisana manokana eo amin'ireo sosona, mifandray izy ireo.
Nampiasa teknika fanontam-pirinty 3D izahay mba hamoronana ny prototype (izany hoe tontonana sandwich auxetic core telo vita printy) sy fanamboarana andrana manokana mifanaraka amin'izany mba hampiharana ny fepetra miondrika mitovy amin'izany (enta mitovy amin'ny z-direction) sy ny fepetran'ny sisintany (izany hoe . noheverina tamin'ny fomba famakafakana (sary 1).
Ny tontolon'ny sandwich vita pirinty amin'ny mpanonta 3D dia misy hoditra roa (ambony sy ambany) ary fototra makarakara miendrika, ny haben'izy ireo dia aseho amin'ny tabilao 1, ary namboarina tamin'ny mpanonta Ultimaker 3 3D (Italiana) tamin'ny alàlan'ny fomba fametrahana ( FDM). teknolojia no ampiasaina amin'ny fizotrany. Natao 3D pirinty ny takelaka fototra sy ny firafitry ny makarakara auxetic lehibe, ary natao pirinty misaraka ny sosona ambony. Izany dia manampy amin'ny fisorohana ny fahasarotana mandritra ny dingan'ny fanesorana fanohanana raha toa ka tsy maintsy atao pirinty indray mandeha ny endrika manontolo. Aorian'ny fanontana 3D, ampahany roa misaraka no apetaka amin'ny fampiasana superglue. Nanonta ireo singa ireo izahay tamin'ny fampiasana asidra polylactic (PLA) amin'ny hakitroky ambony indrindra (izany hoe 100%) mba hisorohana ny tsy fahampian'ny fanontana eo an-toerana.
Ny rafitra fametahana mahazatra dia maka tahaka ny fepetra fetran'ny fanohanana tsotra nolaniana tamin'ny maodely analitika. Midika izany fa manakana ny solaitrabe tsy hivezivezy amin'ny sisiny amin'ny toromarika x sy y ny rafi-pitantanana, ka mamela ireo sisiny ireo hihodina malalaka manodidina ny famaky x sy y. Izany dia atao amin'ny fandinihana ny fillet miaraka amin'ny radius r = h / 2 amin'ny sisiny efatra amin'ny rafi-pifehezana (sary 2). Ity rafitra clamping ity koa dia miantoka fa ny enta-mavesatra ampiharina dia nafindra tanteraka avy amin'ny milina fitsapana mankany amin'ny tontonana ary mifanaraka amin'ny tsipika afovoan'ny tontonana (sary 2). Nampiasa teknolojia fanontam-pirinty 3D marobe izahay (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., Etazonia) sy resin-tsolika ara-barotra henjana (toy ny andian-dahatsoratra Vero) mba hanontany ny rafitra gripa.
Diagrama skematika momba ny rafitra fampihetseham-batana vita pirinty 3D sy ny fivoriany miaraka amin'ny tontonana sandwich vita pirinty 3D miaraka amin'ny fotony auxetic.
Manao fitsapana fanerena quasi-static mifehy ny fihetsiketsehana izahay amin'ny alàlan'ny dabilio fitsapana mekanika (Lloyd LR, cellule load = 100 N) ary manangona hery sy fifindran'ny milina amin'ny tahan'ny santionany 20 Hz.
Ity fizarana ity dia manolotra fandalinana isa momba ny rafitra sandwich natolotra. Heverintsika fa ny sosona ambony sy ambany dia vita amin'ny resin epoxy karbônina, ary ny firafitry ny mason'ny concave dia vita amin'ny polymer. Ny toetra mekanika amin'ny fitaovana ampiasaina amin'ity fandalinana ity dia aseho ao amin'ny tabilao 2. Ankoatra izany, ny tahan'ny tsy misy refy amin'ny valin'ny fifindran-toerana sy ny sahan'ny adin-tsaina dia aseho amin'ny tabilao 3.
Ny fifindran'ny vertika ambony indrindra tsy misy refy amin'ny takelaka tohanana malalaka iray feno entana dia nampitahaina tamin'ny vokatra azo tamin'ny fomba samihafa (Table 4). Misy fifanarahana tsara eo amin'ny teoria atolotra, ny fomba singa voafetra ary ny fanamarinana andrana.
Nampitahainay ny fifindran'ny zigzag modified (RZT) miaraka amin'ny 3D elasticity theory (Pagano), first order shear deformation theory (FSDT), ary ny valin'ny FEM (jereo ny sary 3). Ny teoria fanetezana laharana voalohany, mifototra amin'ny diagrama fifindran'ny takelaka matevina maromaro, dia tsy mitovy amin'ny vahaolana elastika. Na izany aza, ny teoria zigzag novaina dia maminavina valiny tena marina. Ankoatra izany, nampitahainay koa ny tsindrin-tsakafo ivelan'ny fiaramanidina sy ny tsindrin-tsakafo ara-dalàna amin'ny teôlôjia isan-karazany, anisan'izany ny teoria zigzag nahazo valiny marina kokoa noho ny FSDT (sary 4).
Fampitahana ny tebiteby mitsangana ara-dalàna kajy amin'ny fampiasana teoria samihafa amin'ny y = b/2.
Fiovana amin'ny tsindrin-tsofina (a) sy adin-tsaina mahazatra (b) manerana ny hatevin'ny tontonana sandwich, kajy amin'ny fampiasana teoria isan-karazany.
Manaraka izany, dia nandinika ny fiantraikan'ny mari-pamantarana geometrika amin'ny selan'ny tarika miaraka amin'ny fotony miondrika amin'ny toetra mekanika amin'ny tontolon'ny sandwich. Ny zoro sela vondrona no mari-pamantarana ara-jeometrika manan-danja indrindra amin'ny famolavolana ny rafitra makarakara reentrant34,35,36. Noho izany, dia nanao kajy ny fiantraikan'ny zoro sela vondrona, ary koa ny hatevin'ny ivelan'ny fototra, amin'ny totalin'ny deflection ny takelaka (sary 5). Rehefa mitombo ny hatevin'ny sosona manelanelana dia mihena ny fiviliana tsy misy refy ambony indrindra. Mihabetsaka ny tanjaky ny fiforitra ho an'ny sosona fototra matevina kokoa ary rehefa \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (izany hoe, rehefa misy sosona miendrika iray). Ny takelaka sandwich misy cellule unit auxetic (izany hoe \(\theta =70^\circ\)) dia manana fifindran-toerana kely indrindra (sary 5). Izany dia mampiseho fa ny hery miondrika ny auxetic fototra dia ambony kokoa noho ny mahazatra auxetic fototra, fa tsy dia mahomby ary manana poissons ratio tsara.
Fihodinana farany ambony indrindra amin'ny tsorakazo makarakara miendrika miaraka amin'ny zoro sela samy hafa sy ny hateviny ivelan'ny fiaramanidina.
Ny hatevin'ny ivon'ny makarakara auxetic sy ny aspect ratio (izany hoe \(\theta=70^\circ\)) dia misy fiantraikany amin'ny fifindran'ny takelaka sandwich (sary 6). Hita fa mitombo ny fiviliana ambony indrindra amin'ny takelaka miaraka amin'ny fitomboan'ny h / l. Ankoatra izany, ny fampitomboana ny hatevin'ny auxetic core dia mampihena ny porosity amin'ny rafitra concave, ka mampitombo ny tanjaky ny rafitra.
Ny fiviliana ambony indrindra amin'ny tontolon'ny sandwich vokatry ny firafitry ny lattice miaraka amin'ny fototry ny hateviny sy ny halavany isan-karazany.
Ny fandalinana ny sahan'ny adin-tsaina dia faritra mahaliana izay azo trandrahana amin'ny fanovana ny mari-pamantarana geometrika amin'ny sela tokana mba hianarana ny fomba tsy fahombiazana (ohatra, delamination) amin'ny rafitra multilayer. Ny tahan'ny Poisson dia misy fiantraikany lehibe kokoa amin'ny sehatry ny fanetezana ivelan'ny fiaramanidina noho ny adin-tsaina mahazatra (jereo ny sary 7). Ankoatr'izay, io vokatra io dia tsy mitovy amin'ny lalana samihafa noho ny toetran'ny orthotropic amin'ny fitaovana amin'ireo gratings ireo. Ny mari-pamantarana geometrika hafa, toy ny hateviny, ny haavony, ary ny halavan'ny rafitra concave, dia tsy nisy fiantraikany firy tamin'ny sehatry ny adin-tsaina, ka tsy nodinihina tamin'ity fianarana ity.
Fiovan'ny singa tsindrin-tsofina amin'ny sosona isan-karazany amin'ny tontonana sandwich miaraka amin'ny famenoana makarakara miaraka amin'ny zoro concavity samihafa.
Eto, ny tanjaky ny fiondrika amin'ny takelaka multilayer tohanana malalaka miaraka amin'ny fototry ny makarakara concave dia anadihadiana amin'ny fampiasana ny teoria zigzag. Ny famolavolana tolo-kevitra dia ampitahaina amin'ny teoria klasika hafa, ao anatin'izany ny teorian'ny elasticité telo dimension, ny teoria deformation deformation amin'ny filaharana voalohany, ary ny FEM. Manamarina ny fombantsika koa izahay amin'ny fampitahana ny valiny amin'ny valin'ny andrana amin'ny rafitra sandwich vita pirinty 3D. Ny valiny dia mampiseho fa ny teoria zigzag dia afaka maminavina ny fiovan'ny rafitra sandwich amin'ny hatevin'ny antonony eo ambanin'ny enta-mavesatra. Ankoatr'izay, nodinihina ny fiantraikan'ny mari-pamantarana geometrika amin'ny firafitry ny lattice concave amin'ny fihetsika miondrika amin'ny takelaka sandwich. Ny valiny dia mampiseho fa rehefa mitombo ny haavon'ny auxetic (ie, θ <90), dia mitombo ny tanjaky ny fiondrika. Ankoatr'izay, ny fampitomboana ny aspect ratio sy ny fampihenana ny hatevin'ny fotony dia hampihena ny tanjaky ny fiondrika amin'ny tontonana sandwich. Farany, ny fiantraikan'ny tahan'ny Poisson amin'ny tsindrin-tsofina ivelan'ny fiaramanidina dia nodinihina, ary voamarina fa ny tahan'ny Poisson dia manana fiantraikany lehibe indrindra amin'ny tsindrin-tsofina vokatry ny hatevin'ny takelaka vita amin'ny lamosina. Ireo raikipohy sy fehin-kevitra naroso dia afaka manokatra ny lalana mankany amin'ny famolavolana sy fanatsarana ny rafitra multilayer miaraka amin'ny famenoana makarakara concave ao anatin'ny fepetra mavesatra kokoa ilaina amin'ny famolavolana rafitra mitondra entana amin'ny aerospace sy teknolojia biomedical.
Ny angon-drakitra ampiasaina sy/na nodinihina amin'ny fanadihadiana amin'izao fotoana izao dia azo avy amin'ny mpanoratra tsirairay avy amin'ny fangatahana ara-drariny.
Aktai L., Johnson AF ary Kreplin B. Kh. Simulation nomerika ny toetran'ny fandringanana ny toho-tantely cores. injeniera. fractal. volony. 75(9), 2616–2630 (2008).
Gibson LJ sy Ashby MF Porous Solids: Structure and Properties (Cambridge University Press, 1999).
Fotoana fandefasana: Aug-12-2023