Vsebinski opis projekta:
Avksetične celične strukture so posebna vrsta materialov, ki imajo izjemne mehanske lastnosti. Njihov nedavni razvoj je povezan z napredkom slojevitih dodajnih tehnologij, ki omogočajo izdelavo novih avksetičnih struktur s kompleksno geometrijo. Geometrija avksetičnih metamaterialov (morfologija in topologija) in njihovo mehansko obnašanje še ni dovolj dobro opisano in mnoge vplivne parametre je potrebno šele ustrezno opredeliti, še posebej v primeru dinamičnih obremenitvenih pogojev. Namen raziskovalnega projekta je razvoj novih, topološko optimiranih tridimenzionalnih avksetičnih struktur z enakomerno in gradirano poroznostjo s spremljajočim celovitim programom eksperimentalne in simulacijske karakterizacije njihovega mehanskega obnašanja pod različnimi pogoji obremenjevanja, vključno z obravnavo velikih deformacij, vplivov hitrosti deformiranja in utrujanja. Obsežen eksperimentalni program testiranja z uporabo vzorcev, izdelanih z dodajnimi tehnologijami, bo podprt tudi z infrardečo termografijo, ki omogoča odlično vizualizacijo lokalnih procesov deformiranja, in naprednim modeliranjem po metodi končnih elementov ter računalniškimi simulacijami. To bo zagotovilo natančen vpogled v kompleksne procese deformiranja tridimenzionalnih avksetičnih struktur do njihove popolne zgostitve pri različnih pogojih obremenjevanja. V kombinaciji s parametričnih računalniškimi simulacijami, homogenizacijo in postopki topološke optimizacije, bodo rezultati te raziskave zagotovili ustrezen okvir za ugotavljanje najustreznejših geometrijskih in materialnih parametrov avksetični struktur in posledično prispevali k razvoju najsodobnejšega znanja, potrebnega za učinkovito uporabo avksetičnih materialov v bodočih inženirskih aplikacijah.
Faze projekta in njihova realizacija:
- kategorizacija obstoječih numeričnih in eksperimentalnih analiz in konstitutivnih modelov celičnih struktur ter avksetičnih metamaterialov;
- kategorizacija odvisnosti deformiranja avksetičnih struktur od hitrosti obremenjevanja, modeliranje lomnih in porušitvenih kriterijev;
- karakterizacija izbranih obstoječih avksetičnih celičnih struktur;
- izdelava preizkušancev in eksperimentalno določevanje kvazi-statičnih ter dinamičnih mehanskih lastnosti izbranih osnovnih materialov avksetičnih struktur;
- računalniško modeliranje, topološka optimizacija in karakterizacija avksetičnih celičnih metamaterialov z enakomerno celično strukturo pri enoosnih kvazi-statični in dinamični obremenitvi;
- izdelava avksetičnih preizkušancev in preizkušanje pri enoosnih kvazi-statičnih in dinamičnih pogojih obremenjevanja ter ovrednotenje razvitih numeričnih modelov;
- priprava mikroCT posnetkov in geometrijska rekonstrukcija za mezo-modeliranje celičnih podstruktur;
- konstitutivno modeliranje in parametrične računalniške simulacije avksetičnih struktur z enakomerno in gradirano celično strukturo za opredelitev vplivnih parametrov na njihovo deformacijsko obnašanje;
- izdelava avksetičnih preizkušancev z gradirano celično strukturo in izvedba eksperimentov pri kvazi statičnih in dinamičnih obremenitvah;
- razvoj konstitutivnih in homogeniziranih modelov avksetičnih struktur;
- računalniško modeliranje in karakterizacija avksetičnih celičnih struktur pri večosnem dinamičnem obremenjevanju;
- vrednotenje raziskovalnih rezultatov, priprava navodil in smernic za konstruiranje.