بازطراحی ساختار سلول شش ضلعی کایرال براساس مقابله با تمرکز تنش و شکست ۴۵ درجه

در این پژوهش، رفتار مکانیکی و ظرفیت جذب انرژی دو ساختار هگزا کایرال شامل مدل پایه و مدل گرادیانی تحت بارگذاری فشاری محوری با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزار آباکوس به صورت عددی بررسی شد. هدف، ارزیابی و مقایسه عملکرد این دو پیکربندی از نظر جذب انرژی ویژه، بازده جذب انرژی بر حسب نیرو–جابجایی، توزیع تنش و پایداری سازه در طول تغییرشکل بود. برای اطمینان از مقایسه دقیق، شرایط مرزی و بارگذاری یکسان برای هر دو مدل اعمال شد. نتایج نشان داد ساختار گرادیانی عملکرد بهتری نسبت به مدل پایه دارد. به طور مشخص، مقدار جذب انرژی ویژه در مدل گرادیانی، با وجود کاهش ۲۰ درصدی جرم، حدود ۷٫۸ درصد بیشتر از مدل پایه بود که بیانگر بهبود کارایی در کاربردهای جاذب ضربه و سازه های سبک است. همچنین، روند تغییرات بازده جذب انرژی بر حسب نیرو در واحد طول در مدل گرادیانی صعودی و پایدار بوده و افزایش تدریجی کارایی را تا مراحل پیشرفته تغییرشکل نشان داد، در حالی که مدل پایه پس از رسیدن به مقدار بیشینه، کاهش کارایی را تجربه کرد. منحنی های نیرو–جابجایی نیز نشان دادند ساختار گرادیانی قادر به تحمل جابه جایی های بزرگ تر پیش از شروع مرحله فشرده سازی است که نشان دهنده توزیع مناسب تر تنش و کاهش تمرکز تنش می باشد. در مقابل، مدل پایه زودتر وارد مرحله فشردگی شده و افزایش ناگهانی نیرو و پایداری کمتر را نشان داد. در مجموع، ساختار گرادیانی با ارائه ظرفیت جذب انرژی بیشتر و پایداری مکانیکی بهتر، گزینه ای کارآمدتر برای طراحی بهینه ساختارهای سلولی در کاربردهای صنعتی و مهندسی محسوب می شود.

کلیدواژه ها:

ساختار هگزاچیرال گرادیانی ، جذب انرژی ویژه ، تحلیل اجزای محدود ، توزیع تنش ، منحنی نیرو-جابه جایی