بررسی تجربی و عددی گسترش ترک در رگه های بال سنجاقک

چکیدهبال های حشرات ساختارهای حیاتی پیچیده ای هستند که دارای رفتار مکانیکی جالب توجهی می باشند. بال ها اساسا از رگه ها و پوسته ها تشکیل شده اند. پوسته های تشکیل دهنده بال از لحاظ مکانیکی از چقرمگی بالایی برخوردار نیستند. اما به طور کلی مجموعه ساختار بال مقاومت بسیار بالایی در برابر گسترش ترک دارد. در این مقاله، ترکیبی از روش های عکس برداری با میکروسکوپ الکترونی، آزمون کشش و شبیه‌سازی عددی به منظور بررسی نقش رگه ها بر مکانیزم چقرمگی بال مورد استفاده قرار گرفته است. مدلسازی عددی رشد ترک در رگه بر مبنای روش المان محدود توسعه یافته است. خواص مکانیکی الاستیک خطی و قانون کشش- جدایش خطی به منظور شبیه‌سازی رفتار ساختاری ماده تشکیل دهنده رگه استفاده می شود. عکس های میکروسکپی نشان می دهند که رگه های بال دارای ساختار میکروسکپی توخالی متشکل از لایه‌های ساخته شده از کیتین و پروتیین می باشند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی نشان می دهند که تمامی لایه های سازنده رگه با تنش ناشی از شرایط بارگذاری خارجی مواجه می شوند. اما حضور پروتیین نقش مهمی در جلوگیری از رشد ترک ایفا می کند. مقایسه نتایج نشان دهنده مطابقت مطلوب بین مدلسازی های عددی انجام شده و نتایج تجربی می باشد.