رفتن به محتوای اصلی
x
تصویر

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

تحت نظارت وف ایرانی