شبیه سازی المان محدود سازههای مشبک تعبیه شده در ساندویچ پنلها برای کاربرد در سیستمهای سپر خودرو

در این پژوهش به منظور ارتقای عملکرد سیستمهای سپر خودرو از سازههای مشبک با خواص اگزتیک به عنوان هسته پنلهای ساندویچی استفاده شد دو هندسه مشبک شامل لانه زنبوری شش ضلعی و ضد تتراچیرال با استفاده از نرم افزار ۲۰۲۳ SolidWorks طراحی و از پلی لاکتیک اسید (PLA) ساخته شدند در حالی که ورقهای رویی و زیرین پنل ساندویچی از جنس آلومینیوم انتخاب شدند. خواص مکانیکی PLA از طریق آزمون کشش مطابق استاندارد ASTM D۶۳۸ استخراج و با مدل دراگر پراگر- در شبیه سازی اجزای محدود ۲۰۲۲ Abaqus اعمال شد. رفتار مکانیکی ورقهای آلومینیومی نیز بر اساس مدل جانستون کوک تعریف گردید آزمون خمش سه نقطه ای و آزمون فشار برای ارزیابی ظرفیت جذب انرژی این سازه ها شبیه سازی شد منحنیهای نیرو جابجایی و الگوهای تغییر شکل تفاوتهای قابل توجهی میان سه مدل سازه ای نشان دادند سازه شش ضلعی کمترین عملکرد را با انرژی جذب شده (EA) برابر ۷۰۶۵ ژول و جذب انرژی ویژه (SEA) برابر ۳۴ ژول بر کیلوگرم داشت. سازه ضد تتراچیرال عملکرد بهتری نشان داد و به EA برابر ۲۴،۷۱۳ ژول و SEA برابر ۹۳ ژول بر کیلوگرم رسید. در مقابل، پنل ساندویچی برتری چشمگیری داشت و ۱,۱۱۳,۰۵۷ = EA ژول و ۲۸۶۹ = SEA ژول بر کیلوگرم را ثبت کرد که بیانگر ظرفیت فوق العاده آن در جذب انرژی و کارایی مکانیکی است تحلیل مقایسه ای نشان داد که هر چند سازه ضد تتراچیرال نسبت به شش ضلعی بهبود محسوسی دارد اما هر دو در مقایسه با پنل ساندویچی بسیار ضعیف تر هستند این نتایج پنل ساندویچی با هسته مشبک بهینه را به عنوان موثرترین طراحی برای کاربردهایی با نیاز به جذب انرژی بالا و مقاومت سازه ای معرفی میکند.

کلیدواژه ها:

فرامواد ، ساندویچ پنل ، سازههای اگزتیکی ، جذب انرژی ، خمش سه نقطه ای