بررسی تجربی رفتار مکانیکی ساختار اینفینیتی الهام گرفته شده از پیله کرم ابریشم و مقایسه آن با ساختار میله ای جهت استفاده در ساختارهای سلولی معماری

ساختارهای سلول باز، ساختارهای سلولی معماری شده ای با یک هندسه تناوبی تعیین شده می باشند. پیله کرم ابریشم می تواند به عنوان یک ساختار طبیعی جهت طراحی سلولهای ساختار باز مورد استفاده قرار گیرد.پیله ابریشم از یک ساختار سلسه مراتبی با عملکرد چندگانه تشکیل شده است که طی میلیون ها سال جهت ایجاد شرایط بهینه برای دگردیسی و حفظ جان حشره در مقابل شکارچیان تکامل یافته است. در این مقاله با الهام گیری از ساختار حلقه اینفینیتی که توسط کرم ابریشم در ساخت پیله بکار می رود، ساختارهایی سلول باز، جهت بررسی خواص مکانیکی طراحی شد. به این منظور براساس فرمول ماکسول در طراحی ساختارهای سلول باز میله ای، نمونه های مختلف تشکیل شده از میله های مستقیم و یا ساختار دارای حلقه اینفینتی با پارامترهای متفاوت با استفاده از روش چاپ FDM ساخته شد. پس از ساخت قطعات، آزمون تنش کششی محوری بر روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که ساختارهای سلولی طراحی شده براساس حلقه های بکار رفته در پیله کرم ابریشم بصورت تک لایه غیر ایزوتروپیک بوده و رفتار مکانیکی متفاوتی در جهات مختلف از خود نشان می دهند. اگرچه ساختارهای سلولی اینفنیتی از مدول کششی و استحکام کمتری برخوردارند اما کرنش الاستیک بزرگتر و روند تدریجی شکست و در نتیجه تبدیل مدول کششی به خمشی در این ساختار از مزایای مهم آنها به حساب می آید که در کاربردهای مختلف مانند ساندویچ پنل های ساختمانی که وظیفه تحمل بار را ندارند، می توانند مورد توجه قرار بگیرند.

کلیدواژه ها:

ساختار سلولی ، ساندویچ پنل ، ساختار اینفینیتی ، چاپ سه بعدی ، خواص مکانیکی