بررسی جذب انرژی ساختارهای آگزتیک الاستومری در بارگذاری‌های شبه‌استاتیک و ضربه ای

در این مقاله به دسته جدیدی از ساختارهای مشبک تحت عنوان ساختارهای آگزتیک پرداخته شده است که به دلیل وزن پایین، سفتی و مقاومت برشی بالا کاربردهای مختلفی در انواع سازه‌ها از جمله سازه‌های جاذب انرژی دارند. ویژگی های منحصر به فرد این ساختارهای مشبک را می‌توان به هندسه خاص و منفی بودن ضریب پواسون آنها مرتبط دانست. در این مطالعه، به بررسی تجربی رفتار سه سازه آگزتیک الاستومری از جنس تی‌پییو با هندسه‌های آنتی تتراکایرال، اَرُهِد (سرنیزه‌ای)، ری‌اینترنت در بارگذاری شبه استاتیکی و ضربه‌ای و مقایسه آن‌ها با یک سازه غیرآگزتیک لانه‌زنبوری پرداخته شده است. نمونه‌ها با استفاده از روش ساخت افزایشی (پرینت سه بعدی) تهیه شده و پارامترهایی مانند میزان جذب انرژی و میزان جذب انرژی بر واحد طول فشردگی برای ارزیابی این ساختارها مورد استفاده قرار گرفته است. بارگذاری ضربه‌ای در دو سطح انجام شده تا قابلیت جذب انرژی و مکانیزم‌های تغییرشکل هر سازه در سطوح مختلف انرژی بررسی شود. نتایج حاکی از آن است که ساختارهای آگزتیک در بارگذاری شبه استاتیکی به مراتب جذب انرژی بیشتری داشته و در بارگذاری ضربه‌ای قابلیت جذب انرژی بر واحد طول فشردگی بیشتری نسبت به سازه غیرآگزتیک لانه زنبوری از خود نشان می‌دهند.

Investigation on the Energy Absorption of Elastomeric Auxetic Structures in Quasistatic and Impact Loading

In this paper, a new category of lattice structures called auxetic structures has been studied, which due to low weight, high stiffness and shear strength, have various applications including energy absorption. The unique features of these lattice structures can be related to their special geometry and the Negative Poisson’s ratio. In this study, three elastomeric auxetic structures made of TPU with geometries of Antitetra chiral, Arrowhead and Reentrant were investigated experimentally at quasistatic and impact loading and compared with a nonauxetic Honeycomb structure. The specimens were fabricated by additive manufacturing method and evaluated using the parameters such as the absorbed energy and the energy per unit length of compaction. Impact loading was performed at two level to investigate the energy absorption capability and deformation mechanisms of the structures in different level of loading. The results show that the auxetic structures absorb much more energy than nonauxetic conventional ones in quasistatic loading and absorb more energy per unit length compaction in impact loading.