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Le strutture dei pannelli sandwich sono ampiamente utilizzate in molti settori grazie alle loro elevate proprietà meccaniche. Lo strato intermedio di queste strutture è un fattore molto importante nel controllo e nel miglioramento delle loro proprietà meccaniche in varie condizioni di carico. Le strutture reticolari concave sono candidati eccezionali per l'uso come interstrati in tali strutture sandwich per diversi motivi, vale a dire per regolare la loro elasticità (ad esempio il rapporto di Poisson e i valori di rigidità elastica) e la duttilità (ad esempio l'elevata elasticità) per semplicità. Le proprietà del rapporto resistenza/peso si ottengono regolando solo gli elementi geometrici che compongono la cella unitaria. Qui, indaghiamo la risposta alla flessione di un pannello sandwich con nucleo concavo a 3 strati utilizzando test analitici (ad esempio, teoria dello zigzag), computazionali (ad esempio, elementi finiti) e sperimentali. Abbiamo anche analizzato l'effetto di vari parametri geometrici della struttura reticolare concava (ad esempio angolo, spessore, rapporto lunghezza/altezza della cella unitaria) sul comportamento meccanico complessivo della struttura a sandwich. Abbiamo scoperto che le strutture centrali con comportamento auxetico (cioè rapporto di Poisson negativo) mostrano una maggiore resistenza alla flessione e uno stress di taglio fuori piano minimo rispetto ai grigliati convenzionali. I nostri risultati potrebbero aprire la strada allo sviluppo di strutture multistrato ingegnerizzate avanzate con reticoli centrali architettonici per applicazioni aerospaziali e biomediche.
Grazie alla loro elevata resistenza e al peso ridotto, le strutture sandwich sono ampiamente utilizzate in molti settori, tra cui la progettazione di attrezzature meccaniche e sportive, l'ingegneria navale, aerospaziale e biomedica. Le strutture reticolari concave sono un potenziale candidato da considerare come strati centrali in tali strutture composite grazie alla loro superiore capacità di assorbimento di energia e alle proprietà di elevato rapporto resistenza/peso1,2,3. In passato sono stati fatti grandi sforzi per progettare strutture sandwich leggere con reticoli concavi per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche. Esempi di tali progetti includono carichi ad alta pressione negli scafi delle navi e ammortizzatori nelle automobili4,5. Il motivo per cui la struttura reticolare concava è molto popolare, unica e adatta alla costruzione di pannelli sandwich è la sua capacità di regolare in modo indipendente le sue proprietà elastomeccaniche (ad esempio rigidità elastica e confronto di Poisson). Una di queste proprietà interessanti è il comportamento auxetico (o rapporto di Poisson negativo), che si riferisce all'espansione laterale di una struttura reticolare quando allungata longitudinalmente. Questo comportamento insolito è legato alla progettazione microstrutturale delle cellule elementari che la costituiscono7,8,9.
Dalla ricerca iniziale di Lakes sulla produzione di schiume auxetiche, sono stati compiuti sforzi significativi per sviluppare strutture porose con un rapporto di Poisson negativo10,11. Sono state proposte diverse geometrie per raggiungere questo obiettivo, come celle unitarie rotanti chirali, semirigide e rigide, 12 che mostrano tutte un comportamento auxetico. L’avvento delle tecnologie di produzione additiva (AM, nota anche come stampa 3D) ha facilitato anche l’implementazione di queste strutture auxetiche 2D o 3D13.
Il comportamento auxetico fornisce proprietà meccaniche uniche. Ad esempio, Lakes ed Elms14 hanno dimostrato che le schiume auxetiche hanno un carico di snervamento più elevato, una maggiore capacità di assorbimento dell'energia d'impatto e una rigidità inferiore rispetto alle schiume convenzionali. Per quanto riguarda le proprietà meccaniche dinamiche delle schiume auxetiche, esse mostrano una maggiore resistenza ai carichi di rottura dinamici e un maggiore allungamento sotto pura tensione15. Inoltre, l'uso di fibre auxetiche come materiali di rinforzo nei compositi migliorerà le loro proprietà meccaniche16 e la resistenza ai danni causati dall'allungamento delle fibre17.
La ricerca ha inoltre dimostrato che l'utilizzo di strutture auxetiche concave come nucleo di strutture composite curve può migliorare le loro prestazioni fuori piano, comprese la rigidità e la resistenza alla flessione18. Utilizzando un modello a strati, è stato inoltre osservato che un nucleo auxetico può aumentare la resistenza alla frattura dei pannelli compositi19. I compositi con fibre auxetiche prevengono inoltre la propagazione delle cricche rispetto alle fibre convenzionali20.
Zhang et al.21 hanno modellato il comportamento dinamico delle collisioni delle strutture cellulari di ritorno. Hanno scoperto che la tensione e l'assorbimento di energia potrebbero essere migliorati aumentando l'angolo della cella unitaria auxetica, risultando in un reticolo con un rapporto di Poisson più negativo. Hanno inoltre suggerito che tali pannelli sandwich auxetici potrebbero essere utilizzati come strutture protettive contro carichi di impatto con velocità di deformazione elevata. Imbalzano et al.22 hanno anche riferito che i fogli compositi auxetici possono dissipare più energia (cioè il doppio) attraverso la deformazione plastica e possono ridurre la velocità massima sul retro del 70% rispetto ai fogli a strato singolo.
Negli ultimi anni molta attenzione è stata posta agli studi numerici e sperimentali di strutture sandwich con riempitivo auxetico. Questi studi evidenziano modi per migliorare le proprietà meccaniche di queste strutture sandwich. Ad esempio, considerando uno strato auxetico sufficientemente spesso come il nucleo di un pannello sandwich può risultare in un modulo di Young efficace più elevato rispetto allo strato più rigido23. Inoltre con l'algoritmo di ottimizzazione è possibile migliorare il comportamento alla flessione delle travi lamellari 24 o dei tubi centrali auxetici 25. Esistono altri studi sulle prove meccaniche di strutture sandwich con nucleo espandibile sotto carichi più complessi. Ad esempio, prove di compressione di compositi in calcestruzzo con aggregati auxetici, pannelli sandwich sotto carichi esplosivi27, prove di flessione28 e prove di impatto a bassa velocità29, nonché analisi di flessione non lineare di pannelli sandwich con aggregati auxetici funzionalmente differenziati30.
Poiché le simulazioni al computer e le valutazioni sperimentali di tali progetti sono spesso lunghe e costose, è necessario sviluppare metodi teorici che possano fornire in modo efficiente e accurato le informazioni necessarie per progettare strutture di nucleo auxetico multistrato in condizioni di carico arbitrarie. tempo ragionevole. Tuttavia, i moderni metodi analitici presentano una serie di limitazioni. In particolare, queste teorie non sono sufficientemente accurate per prevedere il comportamento di materiali compositi relativamente spessi e per analizzare compositi composti da diversi materiali con proprietà elastiche ampiamente diverse.
Poiché questi modelli analitici dipendono dai carichi applicati e dalle condizioni al contorno, qui ci concentreremo sul comportamento flessionale dei pannelli sandwich con nucleo auxetico. La teoria del singolo strato equivalente utilizzata per tali analisi non può prevedere correttamente le sollecitazioni di taglio e assiali in laminati altamente disomogenei in compositi sandwich di spessore moderato. Inoltre, in alcune teorie (ad esempio, nella teoria a strati), il numero di variabili cinematiche (ad esempio spostamento, velocità, ecc.) dipende fortemente dal numero di strati. Ciò significa che il campo di movimento di ciascuno strato può essere descritto in modo indipendente, pur soddisfacendo determinati vincoli di continuità fisica. Pertanto, ciò porta a prendere in considerazione un gran numero di variabili nel modello, il che rende questo approccio computazionalmente costoso. Per superare queste limitazioni, proponiamo un approccio basato sulla teoria dello zigzag, una sottoclasse specifica della teoria multilivello. La teoria prevede la continuità dello sforzo di taglio per tutto lo spessore del laminato, assumendo uno schema a zigzag di spostamenti nel piano. Pertanto, la teoria dello zigzag fornisce lo stesso numero di variabili cinematiche indipendentemente dal numero di strati del laminato.
Per dimostrare la potenza del nostro metodo nel prevedere il comportamento dei pannelli sandwich con nuclei concavi sotto carichi di flessione, abbiamo confrontato i nostri risultati con le teorie classiche (ovvero il nostro approccio con modelli computazionali (ovvero elementi finiti) e dati sperimentali (ovvero flessione a tre punti di pannelli sandwich stampati in 3D). A tal fine, abbiamo prima derivato la relazione di spostamento basata sulla teoria dello zigzag, quindi ottenuto le equazioni costitutive utilizzando il principio di Hamilton e le abbiamo risolte utilizzando il metodo Galerkin. I risultati ottenuti sono un potente strumento per la progettazione corrispondente parametri geometrici di pannelli sandwich con riempitivi auxetici, facilitando la ricerca di strutture con proprietà meccaniche migliorate.
Considera un pannello sandwich a tre strati (Fig. 1). Parametri di progettazione geometrica: spessore dello strato superiore \({h}_{t}\), strato intermedio \({h}_{c}\) e spessore dello strato inferiore \({h}_{ b }\). Ipotizziamo che il nucleo strutturale sia costituito da una struttura reticolare bucherellata. La struttura è costituita da cellule elementari disposte una accanto all'altra in modo ordinato. Modificando i parametri geometrici di una struttura concava è possibile modificarne le proprietà meccaniche (ovvero i valori del rapporto di Poisson e della rigidezza elastica). I parametri geometrici della cella elementare sono mostrati nelle Figg. 1 compreso angolo (θ), lunghezza (h), altezza (L) e spessore della colonna (t).
La teoria dello zigzag fornisce previsioni molto accurate del comportamento di sollecitazione e deformazione di strutture composite stratificate di spessore moderato. Lo spostamento strutturale nella teoria dello zigzag è costituito da due parti. La prima parte mostra il comportamento del pannello sandwich nel suo insieme, mentre la seconda parte esamina il comportamento tra gli strati per garantire la continuità dello sforzo di taglio (o la cosiddetta funzione a zigzag). Inoltre, l'elemento a zigzag scompare sulla superficie esterna del laminato e non all'interno di questo strato. Pertanto, la funzione a zigzag garantisce che ogni strato contribuisca alla deformazione trasversale totale. Questa importante differenza fornisce una distribuzione fisica più realistica della funzione a zigzag rispetto ad altre funzioni a zigzag. L'attuale modello a zigzag modificato non fornisce la continuità dello sforzo di taglio trasversale lungo lo strato intermedio. Pertanto, il campo di spostamento basato sulla teoria dello zigzag può essere scritto come segue31.
nell'equazione. (1), k=b, c e t rappresentano rispettivamente gli strati inferiore, medio e superiore. Il campo di spostamento del piano medio lungo l'asse cartesiano (x, y, z) è (u, v, w) e la rotazione flettente nel piano attorno all'asse (x, y) è \({\uptheta} _ {x}\) e \ ({\uptheta}_{y}\). \({\psi}_{x}\) e \({\psi}_{y}\) sono quantità spaziali di rotazione a zigzag e \({\phi}_{x}^{k}\ left ( z \right)\) e \({\phi}_{y}^{k}\left(z\right)\) sono funzioni a zigzag.
L'ampiezza dello zigzag è una funzione vettoriale della risposta effettiva della piastra al carico applicato. Forniscono un adeguato ridimensionamento della funzione a zigzag, controllando così il contributo complessivo dello zigzag allo spostamento nel piano. La deformazione di taglio attraverso lo spessore della piastra è costituita da due componenti. La prima parte è l'angolo di taglio, uniforme su tutto lo spessore del laminato, e la seconda parte è una funzione costante a tratti, uniforme su tutto lo spessore di ogni singolo strato. Secondo queste funzioni costanti a tratti, la funzione a zigzag di ciascuno strato può essere scritta come:
nell'equazione. (2), \({c}_{11}^{k}\) e \({c}_{22}^{k}\) sono le costanti di elasticità di ciascuno strato e h è lo spessore totale di il disco. Inoltre, \({G}_{x}\) e \({G}_{y}\) sono i coefficienti di rigidezza a taglio medi ponderati, espressi come 31:
Le due funzioni di ampiezza dello zigzag (Equazione (3)) e le restanti cinque variabili cinematiche (Equazione (2)) della teoria della deformazione di taglio del primo ordine costituiscono un insieme di sette cinematiche associate a questa variabile modificata della teoria della piastra a zigzag. Assumendo una dipendenza lineare della deformazione e tenendo conto della teoria dello zigzag, il campo di deformazione nel sistema di coordinate cartesiane può essere ottenuto come:
dove \({\varepsilon}_{yy}\) e \({\varepsilon}_{xx}\) sono deformazioni normali e \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) e \({\gamma}_{xy}\) sono deformazioni di taglio.
Utilizzando la legge di Hooke e tenendo conto della teoria dello zigzag, la relazione tra sforzo e deformazione di una piastra ortotropa con struttura reticolare concava può essere ottenuta dall'equazione (1). (5)32 dove \({c}_{ij}\) è la costante elastica della matrice sforzo-deformazione.
dove \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) e \({v}_{ij}^{k}\) vengono tagliati la forza è il modulo nelle diverse direzioni, il modulo di Young e il rapporto di Poisson. Questi coefficienti sono uguali in tutte le direzioni per lo strato isotopico. Inoltre, per i nuclei di ritorno del reticolo, come mostrato in Fig. 1, queste proprietà possono essere riscritte come 33.
L'applicazione del principio di Hamilton alle equazioni del moto di una piastra multistrato con un nucleo reticolare concavo fornisce le equazioni di base per la progettazione. Il principio di Hamilton può essere scritto come:
Tra questi, δ rappresenta l'operatore variazionale, U rappresenta l'energia potenziale di deformazione e W rappresenta il lavoro svolto dalla forza esterna. L'energia di deformazione potenziale totale si ottiene utilizzando l'equazione. (9), dove A è la regione del piano mediano.
Ipotizzando un'applicazione uniforme del carico (p) nella direzione z, il lavoro della forza esterna può essere ottenuto dalla seguente formula:
Sostituzione dell'equazione Equazioni (4) e (5) (9) e sostituzione dell'equazione. (9) e (10) (8) e integrando sullo spessore della piastra, l'equazione: (8) può essere riscritta come:
L'indice \(\phi\) rappresenta la funzione a zigzag, \({N}_{ij}\) e \({Q}_{iz}\) sono forze dentro e fuori dal piano, \({M} _{ij }\) rappresenta un momento flettente e la formula di calcolo è la seguente:
Applicazione dell'integrazione per parti all'equazione. Sostituendo nella formula (12) e calcolando il coefficiente di variazione, l'equazione che definisce il pannello sandwich può essere ottenuta sotto forma di formula (12). (13).
Le equazioni di controllo differenziale per piastre a tre strati supportate liberamente sono risolte con il metodo Galerkin. Supponendo condizioni quasi statiche, la funzione sconosciuta è considerata come un'equazione: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) e \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) sono costanti sconosciute che possono essere ottenute minimizzando l'errore. \(\overline{\overline{u}} \left({x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{v}} \left({x{\text {,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{w}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline {{{\uptheta}_{x}}}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{{{\uptheta}_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\overline{\overline{\psi_{x}}}} \left( {x{\text{, y}}} \right)\) e \(\overline{\overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) sono funzioni di test, che deve soddisfare le condizioni al contorno minime necessarie. Per le sole condizioni al contorno supportate, la funzione di test può essere ricalcolata come:
La sostituzione di equazioni dà equazioni algebriche. (14) alle equazioni governanti, che possono portare ad ottenere coefficienti sconosciuti nell'equazione (14). (14).
Utilizziamo la modellazione a elementi finiti (FEM) per simulare al computer la flessione di un pannello sandwich supportato liberamente con una struttura reticolare concava come nucleo. L'analisi è stata eseguita in un codice commerciale agli elementi finiti (ad esempio, Abaqus versione 6.12.1). Elementi solidi esaedrici 3D (C3D8R) con integrazione semplificata sono stati utilizzati per modellare gli strati superiore e inferiore, mentre elementi tetraedrici lineari (C3D4) sono stati utilizzati per modellare la struttura reticolare intermedia (concava). Abbiamo eseguito un'analisi di sensibilità della mesh per testare la convergenza della mesh e abbiamo concluso che i risultati dello spostamento convergevano alla dimensione della caratteristica più piccola tra i tre strati. La piastra sandwich viene caricata utilizzando la funzione di carico sinusoidale, tenendo conto delle condizioni al contorno liberamente supportate sui quattro bordi. Il comportamento meccanico elastico lineare è considerato come un modello materiale assegnato a tutti gli strati. Non esiste un contatto specifico tra gli strati, sono interconnessi.
Abbiamo utilizzato tecniche di stampa 3D per creare il nostro prototipo (ovvero pannello sandwich con nucleo auxetico triplo stampato) e la corrispondente configurazione sperimentale personalizzata per applicare condizioni di flessione simili (carico uniforme p lungo la direzione z) e condizioni al contorno (ovvero appena supportato). assunto nel nostro approccio analitico (Fig. 1).
Il pannello sandwich stampato su una stampante 3D è costituito da due pelli (superiore e inferiore) e un nucleo reticolare concavo, le cui dimensioni sono mostrate nella Tabella 1, ed è stato prodotto su una stampante 3D Ultimaker 3 (Italia) utilizzando il metodo di deposizione ( FDM). la tecnologia è utilizzata nel suo processo. Abbiamo stampato insieme in 3D la piastra di base e la struttura reticolare auxetica principale e stampato lo strato superiore separatamente. Ciò aiuta a evitare complicazioni durante il processo di rimozione del supporto se l'intero disegno deve essere stampato in una sola volta. Dopo la stampa 3D, due parti separate vengono incollate insieme utilizzando la supercolla. Abbiamo stampato questi componenti utilizzando acido polilattico (PLA) alla massima densità di riempimento (ovvero 100%) per prevenire eventuali difetti di stampa localizzati.
Il sistema di bloccaggio personalizzato imita le stesse semplici condizioni al contorno del supporto adottate nel nostro modello analitico. Ciò significa che il sistema di presa impedisce alla tavola di muoversi lungo i suoi bordi nelle direzioni xey, consentendo a questi bordi di ruotare liberamente attorno agli assi xey. Ciò avviene considerando i raccordi di raggio r = h/2 ai quattro bordi del sistema di presa (Fig. 2). Questo sistema di bloccaggio garantisce inoltre che il carico applicato sia completamente trasferito dalla macchina di prova al pannello e allineato con la linea centrale del pannello (fig. 2). Abbiamo utilizzato la tecnologia di stampa 3D multi-jet (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) e resine commerciali rigide (come la serie Vero) per stampare il sistema di presa.
Rappresentazione schematica di un sistema di presa personalizzato stampato in 3D e del suo assemblaggio con un pannello sandwich stampato in 3D con anima auxetica.
Eseguiamo prove di compressione quasi statica controllate dal movimento utilizzando un banco di prova meccanico (Lloyd LR, cella di carico = 100 N) e raccogliamo le forze e gli spostamenti della macchina a una frequenza di campionamento di 20 Hz.
Questa sezione presenta uno studio numerico della struttura sandwich proposta. Supponiamo che gli strati superiore e inferiore siano realizzati in resina epossidica al carbonio e che la struttura reticolare del nucleo concavo sia realizzata in polimero. Le proprietà meccaniche dei materiali utilizzati in questo studio sono mostrate nella Tabella 2. Inoltre, i rapporti adimensionali dei risultati dello spostamento e dei campi di sollecitazione sono mostrati nella Tabella 3.
Lo spostamento verticale massimo adimensionale di una piastra supportata liberamente e caricata uniformemente è stato confrontato con i risultati ottenuti con metodi diversi (Tabella 4). Esiste un buon accordo tra la teoria proposta, il metodo degli elementi finiti e le verifiche sperimentali.
Abbiamo confrontato lo spostamento verticale della teoria dello zigzag modificata (RZT) con la teoria dell'elasticità 3D (Pagano), la teoria della deformazione di taglio del primo ordine (FSDT) e i risultati FEM (vedere Fig. 3). La teoria del taglio del primo ordine, basata sui diagrammi di spostamento di piastre multistrato spesse, differisce maggiormente dalla soluzione elastica. Tuttavia, la teoria dello zigzag modificata prevede risultati molto accurati. Inoltre, abbiamo anche confrontato lo stress di taglio fuori dal piano e lo stress normale nel piano di varie teorie, tra cui la teoria dello zigzag ha ottenuto risultati più accurati rispetto alla FSDT (Fig. 4).
Confronto della deformazione verticale normalizzata calcolata utilizzando diverse teorie a y = b/2.
Variazione della sollecitazione di taglio (a) e della sollecitazione normale (b) attraverso lo spessore di un pannello sandwich, calcolata utilizzando varie teorie.
Successivamente, abbiamo analizzato l’influenza dei parametri geometrici della cella unitaria con nucleo concavo sulle proprietà meccaniche complessive del pannello sandwich. L'angolo unitario della cella è il parametro geometrico più importante nella progettazione di strutture reticolari rientranti34,35,36. Pertanto, abbiamo calcolato l'influenza dell'angolo della cella unitaria, nonché dello spessore esterno al nucleo, sulla deflessione totale della piastra (Fig. 5). All'aumentare dello spessore dello strato intermedio, la deflessione adimensionale massima diminuisce. La resistenza alla flessione relativa aumenta per gli strati centrali più spessi e quando \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (cioè quando è presente uno strato concavo). I pannelli sandwich con cella unitaria auxetica (cioè \(\theta =70^\circ\)) hanno gli spostamenti più piccoli (Fig. 5). Ciò dimostra che la resistenza alla flessione del nucleo auxetico è superiore a quella del nucleo auxetico convenzionale, ma è meno efficiente e ha un rapporto di Poisson positivo.
Deflessione massima normalizzata di un'asta reticolare concava con diversi angoli di cella unitaria e spessore fuori piano.
Lo spessore del nucleo del reticolo auxetico e le proporzioni (ovvero \(\theta=70^\circ\)) influenzano lo spostamento massimo della piastra sandwich (Figura 6). Si può vedere che la deflessione massima della piastra aumenta all'aumentare di h/l. Inoltre, aumentando lo spessore del nucleo auxetico si riduce la porosità della struttura concava, aumentando così la resistenza alla flessione della struttura.
Deformazione massima dei pannelli sandwich causata da strutture reticolari con anima auxetica di vari spessori e lunghezze.
Lo studio dei campi di tensione è un'area interessante che può essere esplorata modificando i parametri geometrici della cella unitaria per studiare le modalità di cedimento (ad esempio, delaminazione) di strutture multistrato. Il coefficiente di Poisson ha un effetto maggiore sul campo delle sollecitazioni di taglio fuori piano rispetto alla sollecitazione normale (vedere Fig. 7). Inoltre, questo effetto è disomogeneo nelle diverse direzioni a causa delle proprietà ortotrope del materiale di questi reticoli. Altri parametri geometrici, come lo spessore, l’altezza e la lunghezza delle strutture concave, hanno avuto scarso effetto sul campo di sollecitazione, quindi non sono stati analizzati in questo studio.
Variazione delle componenti della sollecitazione di taglio in diversi strati di un pannello sandwich con riempitivo reticolare con diversi angoli di concavità.
Qui, la resistenza alla flessione di una piastra multistrato supportata liberamente con un nucleo reticolare concavo viene studiata utilizzando la teoria dello zigzag. La formulazione proposta viene confrontata con altre teorie classiche, tra cui la teoria dell'elasticità tridimensionale, la teoria della deformazione di taglio del primo ordine e la FEM. Convalidiamo anche il nostro metodo confrontando i nostri risultati con risultati sperimentali su strutture sandwich stampate in 3D. I nostri risultati mostrano che la teoria dello zigzag è in grado di prevedere la deformazione di strutture sandwich di moderato spessore sotto carichi di flessione. Inoltre, è stata analizzata l'influenza dei parametri geometrici della struttura reticolare concava sul comportamento alla flessione dei pannelli sandwich. I risultati mostrano che all'aumentare del livello di auxetico (cioè θ <90), aumenta la resistenza alla flessione. Inoltre, aumentando le proporzioni e diminuendo lo spessore del nucleo si ridurrà la resistenza alla flessione del pannello sandwich. Infine, viene studiato l'effetto del coefficiente di Poisson sullo sforzo di taglio fuori piano e si conferma che il rapporto di Poisson ha la maggiore influenza sullo sforzo di taglio generato dallo spessore della piastra laminata. Le formule e le conclusioni proposte possono aprire la strada alla progettazione e all'ottimizzazione di strutture multistrato con riempitivi reticolari concavi in condizioni di carico più complesse necessarie per la progettazione di strutture portanti nella tecnologia aerospaziale e biomedica.
I set di dati utilizzati e/o analizzati nel presente studio sono disponibili presso i rispettivi autori su ragionevole richiesta.
Aktai L., Johnson AF e Kreplin B. Kh. Simulazione numerica delle caratteristiche di distruzione dei nuclei a nido d'ape. ingegnere. frattale. pelliccia. 75(9), 2616–2630 (2008).
Gibson LJ e Ashby MF Solidi porosi: struttura e proprietà (Cambridge University Press, 1999).
Orario di pubblicazione: 12 agosto 2023