Comportamientos de Compresión y Deformación de Estructuras de Lattice de Células Circulares Jerárquicas con Propiedades Mecánicas Mejoradas y Capacidad de Absorción de Energía
Autores: Wang, Mingzhi; Zhang, Junchao; Wang, Weidong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Comportamientos de Compresión y Deformación de Estructuras de Lattice de Células Circulares Jerárquicas con Propiedades Mecánicas Mejoradas y Capacidad de Absorción de Energía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño
Estructuras de celosía
Jerárquico
Configuración de celdas circulares
Propiedades mecánicas
Experimento de compresión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de estructuras de celosía ligeras con excelentes propiedades mecánicas específicas ha recibido gran atención en los últimos años. En este artículo, inspirado en la estructura jerárquica de los materiales biológicos, se propuso una nueva configuración jerárquica de celdas circulares de una estructura de celosía. La ventaja de la nueva configuración de celosía es que el uso de una celda circular suave puede aliviar la concentración de estrés inducida por la intersección de los soportes rectos. Además, la consideración de la jerarquía estructural puede mejorar las propiedades mecánicas de las estructuras de celosía. Las estructuras de celosía jerárquicas con celdas unitarias de 5 x 5 x 5 fueron fabricadas a través de una impresora 3D de procesamiento de luz digital (DLP), utilizando resina dura y resistente. Las propiedades mecánicas de las estructuras de celosía fueron investigadas mediante un experimento de compresión y una simulación numérica. Los resultados muestran que el efecto de interacción de la jerarquía estructural fue el mecanismo potencial para la mejora de las propiedades mecánicas. La estructura de celosía jerárquica de celdas circulares diseñada exhibe una mejor uniformidad en la distribución del estrés, un rendimiento mecánico mejorado y una capacidad de absorción de energía. Los valores máximos de mejora son ~342.4% para la rigidez específica, ~13% para la resistencia específica, ~126.6% para la absorción de energía específica (SEA) y ~18% para la eficiencia de carga de choque (CLE). La configuración de celosía jerárquica de celdas circulares desarrollada enriquecerá los sistemas de celosía actuales y será útil para futuras aplicaciones multifuncionales.
Descripción
El diseño de estructuras de celosía ligeras con excelentes propiedades mecánicas específicas ha recibido gran atención en los últimos años. En este artículo, inspirado en la estructura jerárquica de los materiales biológicos, se propuso una nueva configuración jerárquica de celdas circulares de una estructura de celosía. La ventaja de la nueva configuración de celosía es que el uso de una celda circular suave puede aliviar la concentración de estrés inducida por la intersección de los soportes rectos. Además, la consideración de la jerarquía estructural puede mejorar las propiedades mecánicas de las estructuras de celosía. Las estructuras de celosía jerárquicas con celdas unitarias de 5 x 5 x 5 fueron fabricadas a través de una impresora 3D de procesamiento de luz digital (DLP), utilizando resina dura y resistente. Las propiedades mecánicas de las estructuras de celosía fueron investigadas mediante un experimento de compresión y una simulación numérica. Los resultados muestran que el efecto de interacción de la jerarquía estructural fue el mecanismo potencial para la mejora de las propiedades mecánicas. La estructura de celosía jerárquica de celdas circulares diseñada exhibe una mejor uniformidad en la distribución del estrés, un rendimiento mecánico mejorado y una capacidad de absorción de energía. Los valores máximos de mejora son ~342.4% para la rigidez específica, ~13% para la resistencia específica, ~126.6% para la absorción de energía específica (SEA) y ~18% para la eficiencia de carga de choque (CLE). La configuración de celosía jerárquica de celdas circulares desarrollada enriquecerá los sistemas de celosía actuales y será útil para futuras aplicaciones multifuncionales.