一篇新论文发表在杂志上聚合物看起来自然灵感的3 d打印钢筋形状,提供良好的抗压强度和能量吸收能力。
研究:蜂窝夹层结构的力学性能由FDM印刷技术。图片来源:Matchou / Shutterstock.com
作为一种最常见的研究和制造bioinspired结构蜂窝;这些结构的中心是一个受欢迎的选择安装三明治结构由于其吸收的影响。
类型的蜂窝结构是根据他们的几何形状特征;例如,六角,四面体、锥体和五角。
这些结构看到广泛使用在应用程序需要维持最佳的强度和最小的重量;例如,航空航天,汽车,铁路,和卫星产业。
蜂窝结构钢筋海星。图片来源:Saufi, S。、聚合物
不同类型的蜂窝结构评估时也表现出优越的能量吸收压缩载荷作用下;例如,六角蜂窝提供改善矩形同行。作者引用大量研究比较这些差异。
有鉴于此,作者希望改进常用的蜂窝结构提高能量吸收和抵抗压缩力。
加法制造的进步,尤其是3 d打印和熔融沉积成型(FDM)技术复杂程度——开辟了新的产品,形状和结构。
FDM编造的结构一层一层地和广泛的材料是符合这个过程包括聚合物和复合材料。欧洲杯足球竞彩
单元尺寸和壁厚的关键因素在一个结构承受载荷和压力的能力。它也是众所周知,添加一个二级结构的蜂窝将会增加抗压强度和结构的能量吸收能力。
最后的3 d印刷样本(一个)细胞大小20毫米,厚度2.5毫米,(b)细胞大小25毫米,厚度2毫米,(c)细胞大小30毫米,厚度1.5毫米。图片来源:Saufi, S。、聚合物
因为蜂窝的能量吸收能力是其相对密度密切相关,作者提出,加强与海星形状六角蜂窝结构可能会产生一个更加健壮和耐压结构比一般采用六边形的蜂巢。
他们用3 d打印技术来生成一系列六角蜂窝结构starfish-shaped增援,印刷这些细胞壁的厚度和细胞大小。
结构是由聚乳酸(PLA)和使用Solidworks设计®软件之前转换为标准镶嵌语言为3 d印刷(STL)格式。
以及看starfish-shaped钢筋的特定属性,研究还旨在调查bioinspired的更一般的能量吸收能力结构,使用一些工具来评估他们的能量吸收,特定的能量吸收,破碎力效率,细胞大小和细胞壁厚度的影响在这些指标上。
为了计算结构的能量吸收能力,压缩测试结果绘制在荷载位移曲线来确定最大峰值,从本质上讲,最大负载结构可以抗拒。能量吸收值的计算基于荷载位移曲线下的面积。
这项研究表明,结构表现出更高的峰值负载能力的大细胞大小和细胞壁厚度。最值得注意的是,对比墙厚度显示一个统一的模式,增加壁厚增加导致增加峰值负载的增加,无论核心大小。峰值负载也发现随着单元尺寸的增加减少。
有趣的是,在压缩行为,最小壁厚较大的壁厚表现出改进的性能。它实际上是指出,随着壁厚的增加,效率下降无论细胞大小。
(一个)在测试样本取向的示意图。(b)在测试样本取向。图片来源:Saufi, S。、聚合物
也是决定一个更高的破碎力效率值是来自一个较小的能量吸收值,随着壁厚的增加,破碎力效率降低,但能量吸收增加。
作者提出,这些发现可以进一步探讨,通过调查手段和结构进一步优化改善结构节点或节点的性能。同时也强调,在动态加载条件下的结构的功能可能是进一步大道调查。
这些更健壮的发展增强蜂窝结构可以提高安全性和事故的关键阻力的运输和其他应用程序。
引用
Gohar, S。侯赛因,G。阿里,。&艾哈迈德,h . 2021。蜂窝夹层结构的力学性能由FDM印刷技术。热塑性复合材料杂志》上。欧洲杯足球竞彩https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0892705721997892
Saufi, s A.S.A.,m . Y.M. Zuhri m . l . Dezaki s . m . Sapuan r·a·伊卜拉欣- a 'arry, m··Ariffin和m . Bodaghi 2021。“压缩行为的钢筋海星形状结构仿生蜂窝使用3 d打印技术”聚合物13日,没有。24:4388。https://www.mdpi.com/2073-4360/13/24/4388
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