جلسه دفاع جامع پژوهشی2 (آقای رامین هادیزاده)
موضوع: مطالعه مقاومت فشاری و جذب انرژی سازه لانه زنبوری شش ضلعی با دیواره های مشبک کامپوزیتی
ارائه کننده: رامین هادیزاده
استاد راهنما: دکتر رضا جعفری ندوشن
استاد مشاور: دکتر مهدی کاروان
اساتید ممتحن: دکترمحمد شیخ زاده ،دکتر سعید ضیائی راد، دکتر محمدرضا فروزان، دکتر غلام حسین لیاقت
چکیده
از آغاز قرن بیست و یکم میلادی بسیاری از صنایع با تکنولوژی های پیشرفته در ساخت محصولات خود به دنبال قطعات و سازه هایی هستند که علاوه بر استحکام بالا در برابر نیروها و بارگذاری های مختلف، دارای وزن پایینی باشند. امروزه دانشمندان با تحقیقات فراوان توانسته اند یک نمودار با محور عمودی استحکام و محور افقی چگالی (ویا وزن) طراحی نمایند. در پژوهش های متعدد به این نتیجه رسیده شد که ساختارهای مشبک و بالاتراز آنها سازه های لانه زنبوری در این نمودار در ناحیه ای قرار گرفته اند که در بخش چپ و بالای نمودار می باشد. به عبارت دیگر، سازه های لانه زنبوری نسبت به هر ساختار دیگری که تا به حال شناخته شده است دارای بالاترین نسبت استحکام به وزن هستند. اما همانند هر ساختار دیگری، این سازه ها نیز دارای نواقصی هستند که در چندسال اخیر پژوهشگران به مطالعاتی جهت رفع این عیوب و گسترده تر کردن سطح کاربرد ساختارهای لانه زنبوری پرداخته اند. در همین راستا در این تحقیق با استفاده از مواد مرکب تشکیل شده از رزین اپوکسی به عنوان ماتریس و الیاف کربن به عنوان تقویت کننده و همچنین بهره گیری از ساختارهای مشبک برای ساخت بدنه هسته لانه زنبوری، سعی در بالابردن استحکام و میزان جذب انرژی سازه نهایی و همچنین پایین آوردن وزن آن تا حد امکان می شود. برای پیشبرد اهداف، در گام ابتدایی، نحوه ساخت سازه مشبک نهایی مورد بررسی قرار گرفت. باتوجه به مشکلاتی که ساخت یک سازه مشبک کامپوزیتی به روش اتوماتیک دارد، روش دستی انتخاب شد که در آن ابتدا الیاف با رزین آغشته شده و سپس به روش برید به یکدیگر بافته شوند. این روش به شبیه سازی نهایی نیز شباهت بیشتری خواهد داشت. در گام بعدی، مشنور مشبک کامپوزیتی تولید شده به روش برش لیزر در راستای عرضی، به سلول های شش ضلعی کوچکتری با ارتفاعهای 25 و 50 میلیمتر تقسیم شد. سپس این سلولها با اتصال به یکدیگر ساختارهای لانه زنبوری مشبک کامپوزیتی را ایجاد می کنند که به روش برید ساخته شده اند. این ساختارها با تعداد سلول و ارتفاع سلول مختلف مورد بررسی تجربی و تحت بارگذاری فشاری قرار گرفتند و تمامی متغیرهای مربوط به یک ساختار جاذب انرژی اعم از استحکام، جذب انرژی، استحکام ویژه، جذب انرژی ویژه، نیروی متوسط و بازده نیروی لهیدگی در این سازه ها مورد مطالعه قرار گرفت. از سویی دیگر با شبیه سازی عددی به وسیله کدنویسی پایتون در محیط نرم افزار آباکوس، مدلی مشابه آنچه در عمل ساخته و آزمایش شد، ایجاد و تحت بار فشاری قرار گرفت. نتایج عددی بدست آمده مخصوصا برای ساختارها با تعداد سلول و ارتفاع سلول بیشتر، به ماحصل مطالعه تجربی قرابت قابل قبولی داشت. در نهایت نتایج خوبی از این مطالعه بدست آمد که از جمله آنها می توان به تاثیر تعداد گره ها و اتصال دیواره ها بر خواص مکانیکی سازه تحت بار فشاری اشاره نمود. همچنین سازه های با ارتفاع 50 میلیمتر هم در مطالعه عددی و هم در مطالعه تجربی رفتار ایده آل را در برابر بارهای وارده، ازنظر جذب انرژی و متغیرهای وابسته به آن داشتند. در انتهای بررسی نیز مقایسه ای بین سازه های هم وزن ولی با تعداد سلول و ارتفاع سلول متفاوت صورت گرفت و این نتیجه حاصل شد که افزایش ارتفاع نسبت به افزایش تعداد سلول ها تاثیر بسیار کمتری در استحکام سازه دارد، اما جذب انرژی، نیروی متوسط و بازده نیروی لهیدگی، متغیرهایی هستند که با افزایش ارتفاع، ارتقا بیشتری خواهند داشت که دلیل آن نیز افزایش تعداد قله های نیرو در منحنی نیرو-جابجایی است که سطح زیر این منحنی را بیشتر میکند.
واژه های کلیدی: ساختار لانه زنبوری، بریدینگ، کامپوزیت پایه پلیمری، سازه جاذب انرژی، سازه فوقسبک، سازه مشبک