جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای محمدکریم دهنوی)
موضوع: طراحی، مدلسازی، ساخت و ارزیابی ساختارهای مشبک سلولی پلیمری با روش تف جوشی انتخابی به کمک لیزر
ارائه دهنده: محمد کریم دهنوی
استادان راهنما: دکتر محسن بدرسمای و دکتر محمود کدخدائی
استادان مشاور: دکتر احسان فروزمهر
استادان داور: دکتر عباس قائی و دکتر مهدی کاروان
چیکده
توسعۀ فرآیندهای ساخت افزودنی با قابلیتهای متفاوتی که تولید هندسههای پیچیده یکی از آن‌هاست، قابلیتهای جدیدی را برای کاربردهای صنعتی ارائه داده است. یکی از این قابلیت‌ها، استفاده از ساختارهای مشبک سلولی به‌عنوان راهی برای کاهش هزینههای ساخت، کنترل خواص مکانیکی قطعات و دستیابی به ویژگی‌های خاص مورد نظر یک مهندس طراح برای یک مسئله‌ی خاص در این حوزه است. جذابیت استفاده از ساختارهای مشبک سبب شده است که محققان به بررسی و معرفی ساختارهای متنوعی بپردازند. ساختارهای مشبک سلولی شامل ساختارهای دوبعدی، وُرونوی، TPMS، میله-گره و سلول واحد سفارشی هستند که هر کدام از آن‌ها تعدادی زیادی زیرمجموعه دارند. ازاین‌رو، انتخاب مناسب‌ترین ساختار از میان این مجموعه‌ی بزرگ برای دستیابی به ویژگی خاص هر طراحی، چالش مهمی است که باید برطرف شود. در پژوهش‌هایی که تا کنون تلاش کرده‌اند تا به این مسئله پاسخ دهند، معیارهای متفاوتی برای بررسی ساختارها مورد ارزیابی قرار گرفته است؛ اما همچنان ویژگی‌هایی وجود دارند که به‌طور جامع مورد ارزیابی قرار نگرفته‌اند. علاوه‌براین، در اکثر پژوهش‌های انجام شده، تعداد محدودی از انواع ساختارهای مشبک بررسی شده است. در پژوهش حاضر، تلاش شده است تا با بررسی جامعه‌ی نسبتا بزرگی از ساختارهای مختلف به روشهای تحلیلی و عملی، الگوریتمی برای تعیین مناسب‌ترین ساختار با هدف دستیابی به مدول کشسان مشخص و نسبت استحکام به وزن بالا ارائه شود. به این منظور، ابتدا انواع روشهای طراحی تمام ساختارهای مشبک بررسی شده‌اند؛ زیرا طراحی الگوریتمی یک ساختار، امکان ایجاد ساختارهای دیگر و حتی ساختارهای جدید را بدون اتلاف زمان و هزینه‌ی اضافی فراهم میکند. از این دیدگاه، پژوهش پیش رو اولین پژوهشی است که مسئله‌ی تسهیل طراحی تمام خانوادههای ساختارهای مشبک و حتی طراحی ساختارهای گرادیانی، ترکیبی یا ترکیبی-گرادیانی را پاسخ میدهد. علاوه‌براین، پژوهش حاضر با ارائه‌ی مسیرهای طراحی و تحلیل الگوریتمی و با الهام از رابطۀ گیبسون-اشبی، به استخراج مدول یانگ موثر هجده ساختار متنوع پرداخته است. به این منظور، روشهای همگنسازی و تجربی برای استخراج ضرایب رابطۀ گیبسون-اشبی استفاده شده و سپس برای ارزیابی روشهای استفاده شده، به پیشبینی رفتار چند ساختار پرداخته شده است. نتایج نشان میدهد که اگرچه روش همگنسازی یک روش خیلی دقیق تحلیلی نیست، ولی دقت مقایسه بسیار بالایی دارد. این بدان معناست که اگر روش همگنسازی ساختار "الف" را در چگالی ثابت کشش‌غالب‌تر از ساختار "ب" پیشبینی میکند، با انجام آزمون‌های تجربی نیز همین نتیجه حاصل خواهد شد. لازم به‌ذکر است که رابطه‌ی گیبسون-اشبی، یک رابطه‌ی توانی بوده و طبیعتا برای ساختارهایی دقت بهتری دارد که رفتار مکانیکی آن‌ها نیز توانی باشد. نکته‌ی حائز اهمیت دیگر آن است که با زیادتر شدن چگالی نسبی دو ساختار خمش‌غالب و کشش‌غالب، نوع رفتار این دو ساختار نیز به همدیگر نزدیک می‌شود. باید توجه داشت که اگرچه نوع فرآیند ساخت، ماده مصرفی و برخی شرایط دیگر میتواند رفتار و خواص مکانیکی یک ساختار را دستخوش تغییر کند، ولی همچنان رابطۀ استخراج شده در این پژوهش میتواند کشش غالبتر بودن یک ساختار را در فرآیندهای ساخت دیگر نیز پیشبینی کند. در نهایت و براساس نتایج حاصل شده در این پژوهش، مناسب‌ترین ساختار از میان ساختارهای بررسی شده برای دستیابی به مدول کشسان مشخص و نسبت استحکام به وزن بالا، ساختار لانه زنبوری است در صورتی که بارگذاری در جهت عمود بر صفحۀ شش ضلعی باشد. لازم‌به‌ذکر است که الگوریتم ارائه شده در این پژوهش، این امکان را میدهد تا ساختارهای جدید دیگر نیز به آسانی برای این تابع هدف یا بسیاری توابع هدف دیگر مورد ارزیابی و مقایسه قرار گیرند.