ارائه‌کننده:  صبا رسولی

استاد راهنما: دکتر توزنده جانی

استاد ناظر داخلی:  دکتر مرتضی کارآموز

استاد ناظر خارجی:  دکتر حسینی کردخیلی

تاریخ: 1404/11/07

ساعت: 9

مکان: دانشکده مهندسی مکانیک، اتاق 154

چکیده:  

سازه‌های مشبک به‌دلیل نسبت بالای استحکام به وزن و قابلیت توزیع مناسب تنش، به‌عنوان یکی از گزینه‌های نوین در طراحی سازه‌های سبک‌وزن، به‌ویژه در کاربردهای هوافضایی، مورد توجه قرار گرفته‌اند. با این حال، رفتار خستگی این سازه‌ها تحت بارگذاری‌های متناوب کششی–فشاری، به‌خصوص برای هندسه‌های غیرمتعارف و الهام‌گرفته از طبیعت، همچنان به‌طور کامل شناخته نشده است.

در این پژوهش، رفتار خستگی صفحه‌ای مشبک با هندسه‌ای الهام‌گرفته از طبیعت به‌صورت تجربی و عددی تحت بارگذاری کششی–فشاری مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا هندسه مشبک مورد نظر طراحی و نمونه‌های آزمایشگاهی با استفاده از فناوری تولید افزایشی (تولید افزایشی به روش مدل‌سازی رسوبی مذاب) و متریال  پلی‌لاکتیک‌اسید ساخته شدند. خواص مکانیکی ماده پایه از طریق آزمون کشش مطابق با استاندارد ASTM D638 استخراج شد و سپس آزمون‌های خستگی محوری تحت بارگذاری کششی–فشاری بر اساس استاندارد ASTM D7791 انجام گرفت. در این مرحله، عمر خستگی نمونه‌ها، محل آغاز ترک و الگوی شکست به‌صورت دقیق ثبت و تحلیل شد.

به‌منظور تحلیل عددی، مدل سه‌بعدی سازه مشبک در نرم‌افزار Abaqus توسعه داده شد. در مدل عددی، شرایط مرزی و بارگذاری متناظر با آزمون‌های تجربی اعمال گردید و توزیع تنش، تمرکز تنش در نواحی بحرانی و رفتار سازه تحت بارگذاری شبه‌استاتیک و چرخه‌ای استخراج شد. نتایج عددی با داده‌های تجربی از نظر عمر خستگی و محل شروع ترک مورد مقایسه و اعتبارسنجی قرار گرفت.

نتایج نشان داد که هندسه مورد بررسی، به‌دلیل توزیع یکنواخت‌تر تنش و کاهش تمرکز تنش در نواحی اتصال، رفتار خستگی قابل قبولی از خود نشان می‌دهد. تحلیل نتایج تجربی و عددی بیانگر آن است که مقیاس هندسی و معماری سلولی نقش تعیین‌کننده‌ای در محل تمرکز تنش و آغاز ترک ایفا می‌کنند. مقایسه کیفی این یافته‌ها با نتایج گزارش‌شده در ادبیات پژوهش حاکی از آن است که استفاده از هندسه‌های الهام‌گرفته از طبیعت می‌تواند پتانسیل بهبود عملکرد خستگی را داشته باشد.