 |
Shear modulus of conventional and auxetic open-cell foamStrižni moduli konvencionalnih in avksetičnih odprto-celičnih pen
Povzetek:
V tem delu je analizirano strižno obnašanje konvencionalnih in avksetičnih odprto-celičnih polimernih pen. Strižni moduli so bili izmerjeni i) direktno in ii) izračunani s pomočjo teorije elastičnosti izotropnih materialov, z uporabo modula elastičnosti in Poissonovega razmerja pridobljenih pri tlačnem testu. Odprto-celične pene z negativnim Poissonovim razmerjem in Poissonovim razmerjem enakemu nič so bile izdelane iz konvencionalne pene s pomočjo termo-mehaničnega postopka. Odprto-celične pene so bile nato tlačno testirane do 60 % deformacije, ob čemer je bila izvedena digitalna korelacija slik za določitev polja deformacij. Temu je sledilo strižno testiranje vzorcev do porušitve. Izmerjeni strižni moduli so 16±7 kPa za pene z negativnim Poissonovim razmerjem, 38±2 kPa za pene s Poissonovim razmerjem enakim nič, medtem ko imajo konvencionalne pene strižni modul 32±8 kPa. Izračunani strižni moduli so tipično manjši od izmerjenih vrednosti. Rezultati pokažejo, da je uporaba teorije elastičnosti za določitev strižnih modulov možna pri malih deformacijah, če so pene izotropne.
Novak et al. - 2021 - Mechanics of Materials Shear modulus of conventional and auxetic open-cell foam.pdf
|
 |
Experimental and computational evaluation of tensile properties of additively manufactured hexa- and tetrachiral auxetic cellular structures
Eksperimentalna in računska določitev nateznih lastnosti šest- in štiri-kiralnih avksetičnih celičnih struktur izdelanih z dodajalnimi tehnologijami
Povzetek:
Avksetične celične strukture z dvema različnima kiralnima geometrijama (štiri- in šest-kiralna) so bile izdelane s pomočjo dodajalnih tehnologij iz dveh različnih materialov (aluminij AlSi10Mg in nerjavno jeklo AISI 316L). Mikrostruktura, poroznost in tekstura površine preizkušancev je bila ovrednotena s pomočjo metode difrakcije rentgenskih žarkov, optičnega in elektronskega mikroskopa, ter mikroCT skeniranja. Mehanske lastnosti vseh preizkušancev so bile določene z eksperimentalnim nateznim testiranje. Rezultati so pokazali, da imajo štiri- in šest-kiralne strukture primerljivo začetno togost, vendar šest-kiralne strukture izkazujejo večjo duktilnost, z več kot 4-krat večjo deformacijo pri porušitvi. Iz normalizirane primerjave odzivov je razvidno tudi to, da imajo preizkušanci iz nerjavnega jekla AISI 316L bolj duktilen odziv. Deformacijski odziv preizkušancev je bil analiziran s pomočjo digitalne korelacije slik in metodo sledenje, kjer je bilo pokazano, da imajo šest-kiralne strukture nižje Poissonovo razmerje. Eksperimentalni rezultati so bili nato uporabljeni za validacijo računalniških modelov, ki so omogočili detajlno analizo deformacijskega obnašanja, ter izvedbo hitrih parametričnih študij, za določitev novih, optimiziranih kiralnih geometrij.
Novak et al. - 2021 - Experimental and computational evaluation of tensile properties of additively manufactured hexa- and tetrachira(2).pdf
|
 |
Development of novel hybrid TPMS cellular lattices and their mechanical characterisation
Razvoj novih hibridnih TPMS celičnih struktur in določitev njihovih mehanskih lastnosti
Povzetek:
Uniforme celične strukture sestavljene iz ene vrste strukture, ki se periodično ponavlja so v literaturi bile že natančno preučene. Na osnovi njihovih obetavnih mehanskih lastnosti, ki vključujejo odlično kombinacijo visoke trdnosti, togosti in teže lahko predvidevamo, da lahko kombinacija različnih struktur uporabljenih v hibridnih strukturah omogoči dodatno izboljšanje mehanskih lastnosti. V tem delu so bile z eksperimenti in računalniškimi simulacijami ovrednotene mehanske lastnosti hibridnih celičnih struktur definiranih s pomočjo implicitnih funkcij. Predstavljeni geometriji sta zgrajeni iz struktur »Gyroid« in »Diamond« in tvorita radialne in linearne hibridne strukture. Na osnovi računalniških modelov v programu LS-DYNA so bile najprej hibridne geometrije razvite, nato pa tudi izdelane s pomočjo dodajalnih tehnologij in eksperimentalno preizkušene pod kvazi-statičnimi in dinamičnimi pogoji. Računalniški modeli so bili ovrednoteni za tri različne relativne gostote. Doseženo je bilo dobro ujemanje med eksperimenti in računalniškimi simulacijami. Validirani računalniški modeli pa bodo v prihodnje uporabljeni za razvoj novih hibridnih celičnih struktur in ovrednotenje možnosti njihove uporabe v modernih konstrukcijah za zaščito pred trki.
Novak et al. - 2021 - Development of novel hybrid TPMS cellular lattices and their mechanical characterisation.pdf
|
 |
Fabrication and Mechanical Testing of the Uniaxial Graded Auxetic Damper
Izdelava in mehansko testiranje gradiranega avksetičnega dušilca
Povzetek:
Avksetične strukture so z njihovo nizko težo in odlično absorpcijo energije lahko uporabljene kot del zaščitnih sistemov v primeru udarcev. Nedavna raziskava patentiranega absorberja trkov, imenovanega tudi gradiran avksetični dušilec, je pokazala izjemne lastnosti na podlagi analitičnih in računalniških preračunov. Avtorji so v tem delu izpostavili potrebo po izdelavi in eksperimentalnem testiranju dušilca. Iz tega razloga to delo predstavlja cenovno učinkovito izdelavo in eksperimentalno testiranje dušilca. V tem delu so predstavljeni geometrija dušilca, način izdelave, eksperimentalno testiranja in računalniški modeli. Za določitev mehanskih lastnosti osnovnega materiala aluminijeve zlitine (AW-5754, T-111), so bili izvedeni tudi natezni testi. Za računalniške simulacije je bil uporabljen poenostavljen elastično-plastični materialni model. Rezultati da se deformacijski odziv, porušitev in mehanski odziv pri eksperimentalnem testiranju odlično ujemajo z računalniškim modelom.
Al-Rifaie et al. - 2022 - Fabrication and Mechanical Testing of the Uniaxial Graded Auxetic Damper.pdf
|
 |
Development and characterisation of novel three- dimensional axisymmetric chiral auxetic structures
Razvoj in karakterizacija novih tri-dimenzionalnih aksisimetričnih kiralnih avksetičnih struktur
Povzetek:
Nove tri-dimenzionalne aksisimetrične kiralne avksetične strukture z negativnim in ničnim Poissonovim razmerjem so bile razvite na osnovi konvencionalne osnovne celice in so predstavljene v tem delu. Konvencionalna štiri kiralna osnovna celica je spremenjena v aksisimetrični prostor, tako da tvori novo tridimenzionalno kiralno strukturo. Karakterizirani sta dve različni strukturi, odvisno od zamika periode sinusnih krivulj, ki opisujejo vodoravne medcelične povezave strukture. Strukture so bile izdelane s pomočjo dodajalnih tehnologij in eksperimentalno testirane s tlačnimi testi. Za ovrednotenje vrednosti Poissonovega razmerja je bila uporabljena metoda digitalne korelacije slik. Računalniški model aksisimetričnih kiralnih struktur je bil na osnovi eksperimentalnih testov tudi uspešno validiran in kasneje uporabljen za virtualni razvoj novih geometrij z gradirano poroznostjo. Novo razvite aksisimetrične strukture so izkazale izboljšane mehanske lastnosti v primerjavi z obstoječimi tridimenzionalnimi kiralnimi strukturami.
Novak et al. - 2022 - Development and characterisation of novel three-dimensional axisymmetric chiral auxetic structures - Journal of Ma.pdf
|
 |
Bending behavior of triply periodic minimal surface foam-filled tubes
Upogibno obnašanje cevi polnjenih s celičnimi strukturami s trojno periodičnimi minimalnimi površinami (TPMS)
Povzetek:
Cevi napolnjene s celičnimi strukturami so ene najbolj primernih komponent za absorbcijo energije v modernih aplikacijah. Celične strukture zgrajene iz trojno periodičnih minimalnih površin (angl. Triply Periodic Minimal Surfaces - TPMS) so bile obravnavane pod kvazi-statičnimi in dinamičnimi upogibnimi obremenitvami. Cevi napolnjene s TPMS strukturami izboljšajo sposobnost absorbcije energije do 46 % v primerjavi s seštevkom posameznih odzivov prazne cevi in strukture. Validirani računalniški modeli so bili v nadaljevanju uporabljeni za razvoj in študijo odziva gradirane sredice. Rezultati študije so pokazali, da je lahko z različnimi gostotami in razporeditvami gostote v jedru spreminjamo odziv cevi polnjenih s TPMS strukturami.
Novak et al. - 2022 - Bending behavior of triply periodic minimal surface foam-filled tubes - Mechanics of Advanced Materials and Struct.pdf
|
 |
Compression behaviour of TPMS-filled stainless steel tubes
Tlačno obnašanje cevi polnjenih s celičnimi strukturami s trojno periodičnimi minimalnimi površinami (TPMS)
Povzetek:
Ena izmed najbolj obetavnih možnosti za bodoče aplikacije za zaščito pred trki so cevi polnjene s celičnimi materiali (npr. kovinskimi penami). V zadnjih letih je veliko pozornosti posvečeno tudi celičnim strukturam zgrajenim s površinami, ki so se izkazale bolje v primerjavi s celičnimi strukturami zgrajenimi z linijskimi elementi. V tem delu je bilo obravnavano tlačno obnašanje cevi napolnjenih s celičnimi strukturami zgrajenimi iz trojno periodičnih minimalnih površin (angl. Triply Periodic Minimal Surfaces - TPMS). Cevi napolnjene s TPMS strukturami izboljšajo sposobnost absorbcije energije do 44 % v osni smeri in 12 % v prečni smeri primerjavi s seštevkom posameznih odzivov prazne cevi in strukture. Homogenizirani računalniški modeli so bili razviti na osnovi računalniških modelih in omogočajo nadaljnjo uporabo v simulacijah trkov.
Novak et al. - 2022 - Materials Science & Engineering A Compression behaviour of TPMS-filled stainless steel tubes.pdf
|
 |
Impact and blast resistance of uniform and graded sandwich panels with TPMS cellular structures
Odpornost sendvič struktur s trojno periodičnimi minimalnimi površinami (TPMS) na udarce in eksplozije
Povzetek:
V tej študiji je bila analizirana odpornost sendvič struktur s trojno periodičnimi minimalnimi površinami (TPMS) na udarce in eksplozije. Računski modeli so bili validirani z razpoložljivimi eksperimentalnimi rezultati obremenjevanja štirih različnih tipov celičnih struktur TPMS (Diamond, Gyroid, IWP in Primitive). Obnašanje IWP in Primitive struktur je bilo primerljivo in na splošno nižjimi kritičnimi hitrostmi kot strukture Gyroid in Diamond, ki kažejo večjo dovzetnost za utrjevanje s hitrostjo deformacije. Uporabljeni sta bili dve metodi gradiranja celične strukture: s pomočjo različnih debelin plošč in s pomočjo različnih velikosti celic. Po razvoju geometrij in validaciji računalniških modelov je bila ovrednotena tudi zmogljivost TPMS struktur kot jedra sendvič struktur pri obremenitvi z eksplozijami. V splošnem je specifična absorpcijska energija sendvič plošč, polnjenih s TPMS, do 25 % večja kot pri sendvič ploščah polnjenih z drugimi vrstami celičnih struktur z enako relativno gostoto. Uvedba gradirane poroznosti z uporabo spremenljive debeline in velikosti celic kaže, da je mogoče prilagoditi mehanski in deformacijski odziv sendvič plošč polnjenih s TPMS strukturami ob ohranjanju primerljivih zmogljivosti absorpcije energije.
Novak et al. - 2022 - Impact and blast resistance of uniform and graded sandwich panels with TPMS cellular structures
|