مطالعه‌ی تجربی ظرفیت جذب‌انرژی ساختار لانه‌زنبوری تقویت‌شده با‌فنر و پر‌شده با فوم‌پلی‌اورتان در بارگذاری شبه‌استاتیکی

این مطالعه با ارائه یک رویکرد نوآورانه در طراحی ساختارهای لانه‌زنبوری، یک ساختار تقویت‌شده‌ی جدیدی را معرفی می‌کند که دیواره‌ی داخلی سلول‌های آن، با فنری با شکل شش‌ضلعی تقویت شده است. همچنین به ارزیابی و مقایسه مولفه‌های ضربه‌پذیری و جذب‌انرژی ساختار پیشنهادی، با ساختار لانه‌زنبوری سنتی می‌پردازد. علاوه بر این، تاثیر پرکردن فضای خالی بین سلول‌های ساختار لانه‌زنبوری با فوم پلی‌اورتان سخت، بر استحکام مکانیکی و جذب‌ انرژی ساختارها، مورد بررسی قرار گرفته‌‌است. در این پژوهش چهار نوع ساختار لانه‌زنبوری با جنس پلی‌لاکتیک‌اسید (pla+) با کمک پرینتر ‌سه‌بعدی fdm با ابعاد مکعبی ساخته شد. پس از آن، فوم دو‌جزئی پلی‌اورتان به فضای خالی میان سلول‌ها تزریق شد. در ادامه، نمونه‌ها در جهت خارج از صفحه، تحت بارگذاری فشاری شبه‌استاتیکی قرار گرفتند و نمودارهای‌ نیرو جابه جایی حاصل از بارگذاری، استخراج شدند. نتایج نشان ‌داد ساختار پیشنهادی لانه‌‌زنبوری تقویت‌شده با فنر، در حالت خالی با افزایش 14 درصدی جذب‌‌انرژی و میانگین نیروی لهیدگی و افزایش 24 درصدی راندمان نیروی لهیدگی و در حالت پرشده با فوم با افزایش 21 درصدی جذب‌انرژی و میانگین نیروی لهیدگی و 26 درصدی راندمان نیروی لهیدگی، عملکرد بهبودیافته‌ای نسبت به ساختار‌ لانه‌‌زنبوری ‌سنتی دارد. همچنین به کارگیری فوم پلی‌اورتان در ساختار‌های مشبک لانه‌زنبوری سنتی و لانه‌زنبوری تقویت شده، به ترتیب باعث افزایش 16 و 23 درصدی جذب‌انرژی و میانگین نیروی لهیدگی شد که نشان از بهبود خواص مکانیکی آن دارد.

experimental study of energy absorption capacity of spring reinforced honeycomb structures filled with polyurethane foam under quasi static loading

this study introduces an innovative approach to the design of honeycomb structures by presenting a new reinforced structure with hexagonal spring reinforced cell walls. the crashworthiness and energy absorption capabilities of the proposed structure are evaluated and compared to those of traditional honeycomb structures. additionally, the impact of filling the void space between the cells of the honeycomb structure with rigid polyurethane foam on the mechanical strength and energy absorption of the structures is investigated. in this research, four types of honeycomb structures made of polylactic acid (pla+) were fabricated using an fdm 3d printer with cubic dimensions. subsequently, a two part polyurethane foam was injected into the void space between the cells. the samples were then subjected to quasi static compressive loading out of plane, and the resulting force displacement diagrams were extracted. the results showed that the proposed spring reinforced honeycomb structure, in its empty state, exhibited a 14% increase in energy absorption and mean crushing force, along with a 24% increase in crushing force efficiency compared to the traditional honeycomb structure. when filled with foam, the proposed structure showed a 21% increase in energy absorption and mean crushing force and a 26% increase in crushing force efficiency, indicating an improved performance. furthermore, applying polyurethane foam in both traditional and reinforced honeycomb structures resulted in a 16% and 23% increase in energy absorption and mean crushing force, respectively, demonstrating an improvement in their mechanical properties.