محاسبه عددی خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری با استفاده از روش همگن سازی

سازه های لانه زنبوری به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن، ظرفیت جذب انرژی بالا و رفتار مکانیکی بهینه، به طور گسترده در طراحی سازه های فضایی مورد استفاده قرار می گیرند. تحلیل دقیق خواص مکانیکی این سازه ها برای اطمینان از عملکرد مطلوب تحت بارگذاری های مختلف ضروری است. یکی از مهم ترین بخش ها برای تخمین خواص مکانیکی سازه های لانه زنبوری، تعیین خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری است. متغیر های مختلفی نظیر ضخامت دیواره سلول، زاویه سلول، ارتفاع و طول سلول در خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری تاثیر گذار است. در این مقاله روش های مختلف برای تعیین خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری شامل روش های تحلیلی، عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته و مزایا و معایب آن ها استخراج گردید. سپس با استفاده از روش همگن سازی و با در نظر گرفتن یک المان حجم نماینده مناسب، یک روش نوآورانه برای محاسبه خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری به صورت عددی با درنظر گرفتن متغیر های هندسی مختلف ارائه گردید. در روش ارائه شده یک کد پارامتریک پیشرفته در نرم افزار متلب که قابلیت تعریف المان واحد نماینده مناسب با درنظر گرفتن متغیرهای هندسی مختلف نظیر ضخامت دیواره سلول، زاویه سلول، ارتفاع و طول سلول را دارد توسعه داده شده است. این کد قابلیت اتصال با نرم افزارهای المان محدود نظیر انسیس را جهت اعمال شرایط مرزی دوره ای و بارگذاری های درون و برون صفحه ای جهت محاسبه خواص مکانیکی شامل مدول های الاستیسیته، مدول های برشی و ضرایب پواسون در راستاهای مختلف دارد. با استفاده از روش ارائه شده تاثیر هر یک از متغیرهای هندسی موجود در طراحی هسته لانه زنبوری به دقت مورد بررسی قرار گرفت و خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری تحت شرایط هندسی مختلف به صورت عددی محاسبه گردید. همچنین در نهایت برای اطمینان از صحت نتایج روش ارائه شده، نتایج این مقاله با مدل تحلیلی گیبسون - اشبی مقایسه گردید و مشاهده شد که روش ارائه شده قابلیت تخمین خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری را با دقت بسیار بالا و هزینه محاسباتی بسیار پایین دارد. بنابراین روش ارائه شده به دلیل توانایی مدل سازی دقیق متغیرهای هندسی مختلف و دقت بالا در محاسبه خواص مکانیکی، می تواند به عنوان یک ابزار کارآمد در تخمین خواص مکانیکی هسته سازه های لانه زنبوری مورد استفاده قرار گیرد

کلیدواژه ها:

هسته لانه زنبوری ، خواص مکانیکی ، روش همگن سازی ، روش المان محدود