تعیین خواص مکانیکی یک سازه آگزتیک میکروسلولی با بهره‌گیری از تئوری گرادیان کرنشی اصلاح شده

در این مقاله به تعیین خواص مکانیکی یک سازه آگزتیک میکروسلولی پرداخته می شود. این سازه مشبک متشکل از سلول های شش ضلعی درون رو است که ابعاد دیواره ی سلول های آن در مقیاس میکرو می باشد. ابتدا با استفاده از تئوری گرادیان کرنشی اصلاح شده (msgt) و روش انرژی، خواص مکانیکی سازه آگزتیک میکروسلولی به روش تحلیلی استخراج می گردد. سپس جهت صحت سنجی نتایج، ضریب یانگ یک سازه آگزتیک میکروسلولی توسط آزمون کشش تعیین و با نتایج تحلیلی مقایسه می گردد. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی تطابق خوبی را نشان می دهند. برای ساخت سازه آگزتیک میکروسلولی از دستگاه برش لیزر نانوثانیه استفاده می شود. همه آزمون های کشش مطابق استاندارد iso 6892-1 انجام می گردد. نتایج نشان می دهند که تئوری گرادیان کرنشی اصلاح شده نقش مهمی را در تعیین خواص مکانیکی سازه های مشبک میکروسلولی ایفا می کند، به طوری که در برخی از موارد، نتایج حاصل از این تئوری با تئوری کلاسیک بیش از 100% اختلاف دارند. همچنین مشاهده می شود که با تغییر پارامتر های هندسی میکروسلول، خواص مکانیکی سازه آگزتیک قابل تنظیم است. به عنوان نمونه با کاهش اندازه زاویه دیواره سلول، ضریب یانگ در راستای x 1  افزایش و ضریب یانگ در راستای x 2  و ضریب برشی سازه کاهش می یابند.

determination of mechanical properties of a micro-cellular auxetic structure using modified strain gradient theory

in this article, the determination of the mechanical properties of a micro-cellular auxetic structure is investigated. this lattice structure consists of hexagonal cells, whose cell-wall dimensions are on a micro-scale. first, using modified strain gradient theory (msgt) and energy method, the mechanical properties of the micro-cellular auxetic structure are analytically obtained. then for validation, young’s modulus of a micro-cellular auxetic structure is derived by tensile test and compared with theoretical results. the comparison of analytical and experimental results shows good agreement. a nanosecond laser cutting machine is used to fabricate the microcellular auxetic structure, and the iso 6892-1 standard is used to perform tensile tests. the results show that the modified strain gradient theory plays an important role in determining the mechanical properties of micro-cellular auxetic structures. in some cases, the results of this theory are more than 100% different from the classical theory. in addition, it can be seen that by changing the dimensional parameters of the micro-cells, the mechanical properties of the auxetic structure can be tunable. for example, by reducing the magnitude of the angle of the cell wall, young’s modulus in the x 1  direction increases, and young’s modulus in the x 2  direction and the shear modulus of the structure decrease