بررسی تجربی و عددی جذب انرژی سازه‌های آگزتیک تحت بارگذاری شبه‌استاتیک

بشر همواره در پی استفاده بهینه از مواد پیرامون خود بوده و در این زمینه با الهام‌گرفتن از طبیعت موفق به ابداع سازه‌های مختلف شده است. یکی از این موارد، سازه‌های مشبک هستند که به دلیل وزن پایین و استحکام فشاری و سفتی بالا، به‌صورت گسترده‌ای در کاربردهای مختلف از جمله جاذب‌های انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوع جدیدی از سازه‌های مشبک، سازه‌های آگزتیک هستند که به دلیل ساختار هندسی خود، ضریب پوآسون منفی دارند و همین مشخصه، باعث‌شده تا سازه‌های آگزتیک ویژگی‌های منحصربه‌فردی همچون مقاومت برشی، مقاومت در برابر فرورفتگی و جذب انرژی بالا داشته باشند. در این مطالعه به بررسی تجربی و عددی بارگذاری فشاری به‌صورت شبه‌استاتیک روی سه سازه آگزتیک و یک سازه غیرآگزتیک پرداخته شده است. نمونه‌های مورد بررسی دارای سه هندسه مختلف آگزتیک ری‌اینترنت، سرنیزه‌ای و آنتی‌تتراکایرال و یک هندسه غیرآگزتیک لانه‌زنبوری بوده و برای ساخت نمونه‌ها از روش ساخت افزایشی (چاپ سه‌بعدی) استفاده شده است و نتایج تجربی با نتایج تحلیل اجزاء محدود مقایسه شد که قرابت بسیار خوبی با هم داشتند و همان طور که انتظار می‌رفت، سازه‌های آگزتیک به نسبت سازه لانه‌زنبوری که سازه‌ای غیرآگزتیک است، عملکرد به‌مراتب بهتری در جذب انرژی از خود نشان دادند. به‌طوری که جذب انرژی سازهٔ سرنیزه‌ای 161%بیشتر از سازه لانه‌زنبوری بود.

Experimental and Numerical Investigation of Energy Absorption in Auxetic Structures under Quasi-static Loading

Human being has always been looking for optimal use of his surrounding materials that has been able to invent various structures through getting inspired by nature. Some of these structures are lattice structures. Due to their lower weight, high compressive strength and high stiffness, lattice structures are widely used in various applications, including energy absorbers. A new type of lattice structure is auxetic structures that have a negative Poisson rsquo;s ratio due to their geometric structure. This characteristic has caused auxetic structures to have unique properties such as shear strength, indentation resistance, and highenergy absorption. In this study, the experimental and numerical investigation of inplane uniaxial quasistatic loading on three auxetic structures and one nonauxetic structure have been conducted. The specimens have three different auxetic geometries including reentrant, arrowhead and antitetra chiral and one honeycomb geometry that is nonauxetic. The specimens have been manufactured using additive manufacturing technology (3D printing). Experimental results were compared with finite element simulation results, which were in a good agreement. As expected, auxetic structures showed a much better performance in energy absorption compared to the honeycomb structure. So that the energy absorption of the arrowhead structure was 161% higher than the honeycomb structure.