بهینه سازی ساختارهای آگزتیک پر شده با فوم جهت رسیدن به ثابت های مکانیکی مطلوب

داربست های آگزتیک با نسبت پواسون منفی، به دلیل ظرفیت تغییرشکل غیرمتعارف، گزینه ای جذاب در توسعه فرامواد پیشرفته محسوب می شوند. در این پژوهش، با هدف ارتقای عملکرد مکانیکی، ساختارهای مرکب متشکل از داربست آگزتیک ساعت شنی و آنتی تتراکایرال و فوم ترکیبی مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفته اند. مدل هندسی واحدهای نماینده طراحی و با استفاده از روش المان محدود، خواص موثر شامل نسبت پواسون و مدول الاستیک استخراج شد. سپس یک الگوریتم بهینه سازی چندهدفه برای کمینه سازی نسبت پواسون موثر و بیشینه سازی مدول الاستیک به کار گرفته شد تا اثر متغیرهایی همچون زاویه، طول و ضخامت اعضای داربست و خواص فوم ارزیابی شود. نتایج بهینه سازی تک هدفه نسبت پواسون نشان می دهد ساختار ساعت شنی بدون فوم قادر است نسبت پواسون حدود منفی هشت ایجاد کند اما مدول الاستیک طولی پایینی را نتیجه می دهد. افزودن فوم ترکیبی، با وجود کاهش ۵۵ درصدی نسبت پواسون، مدول الاستیک را تا حدود هفت و نیم برابر افزایش می دهد. نتایج بهینه سازی چند هدفه نیز طیفی از جواب های با نسبت پواسون و مدول متنوع کارآمد را بسته به کاربرد مورد نظر نتیجه می دهند. نقطه مصالحه بینابینی در این طیف نیز با نسبت پواسون قابل قبول ۰.۵-، مدول یانگ حدود ۲۵ برابر حالت بهینه سازی تک هدفه را ارائه می نماید. نتیجه مشابهی برای ساختار آنتی تتراکایرال به دست می آید. این مطالعه چارچوبی کارآمد برای طراحی بهینه داربست های آگزتیک فوم ترکیبی ارائه می کند.

کلیدواژه ها:

داربست های آگزتیک ، فوم ترکیبی ، بهینه سازی ، ساختارهای مرکب ، نسبت پواسون منفی