Badanie bada zachowania ściskające trójwymiarowych struktur kratowych

Kagome jest rodzajem struktury kratowej zdefiniowanej przez naukowców jako "trójwymiarowa struktura kratowa zdominowana przez wzorzec tkanego kosza". Zmodyfikowaną wersją struktury Kagome jest wzmocniona kolumną Kagome (SRK), która została wykazano, że ma lepsze właściwości ściskające niż standardowy Kagome. Do badań naukowcy wykorzystali ABS do drukowania struktur SRK.

"Dwukierunkowe testy ściskania zostały przeprowadzone na uniwersalnej maszynie testującej Shimadzu przy użyciu ogniwa obciążeniowego 10 kN, a obciążenie ściskania zostało zastosowane pod kontrolą przemieszczenia przy szybkość 0,1 mm / min ", wyjaśniają naukowcy. "Ekstensometr wideo TRViewX został użyty do pomiaru dokładnego przesunięcia między panelami czołowymi. Dane dotyczące naprężenia i odkształcenia inżynierii są uzyskiwane na podstawie zmierzonej siły (F) i przemieszczenia (h). Naprężenie obliczono dzieląc siłę przez powierzchnię efektywną, która jest uzyskiwana w postaci długości kratownicy (l = 2c) 2 3 c2, podczas gdy odkształcenie uzyskuje się przez podzielenie przemieszczenia przez wysokość rdzenia. "

Testy wykazały, że szczytowa wytrzymałość i efektywny moduł zwiększają się wraz ze spadkiem smukłości. Ponadto, konstrukcje SRK wykazują różne zachowania awaryjne ze zmianą smukłości.

"Rdzeń o najniższej gęstości względnej (d = 2,4 mm, h = 35 mm) wykazuje awarię w liniowym reżimie sprężystym, "Naukowcy kontynuują. "Ponieważ współczynnik smukłości jest bardzo wysoki, rozpórki zawiodły w wyniku elastycznego wyboczenia bez jakiegokolwiek ustępstwa. Wraz ze wzrostem gęstości względnej (d = 2,4 mm, h = 25 mm) następuje odkształcenie plastyczne przed osiągnięciem wytrzymałości szczytowej, jak pokazano na rysunku 2. Wraz z dalszym wzrostem gęstości względnej (d = 3 mm, h = 25 mm), widzimy znaczącą plastyczną nieliniowość przed osiągnięciem maksymalnej siły. Naprężenie stopniowo zmniejsza się wraz ze wzrostem odkształcenia. "

Pionowe rozpórki we wszystkich próbkach zaczęły się deformować po znacznym sprężeniu. Plastikowe zginanie pionowej rozpórki powoduje zniekształcenie górnej i dolnej części SRK, prowadząc do odkształcenia pochylonych rozpór. Dalsza kompresja prowadzi do powstawania pęknięć powierzchniowych po rozciągliwej stronie rozpórki. Przy dalszym obciążeniu pęknięcia są otwarte, co prowadzi do zginania konstrukcji, dodatkowych pęknięć ze wszystkich stron oraz ewentualnego zmiękczenia i zapadnięcia się struktury.

"Zachowanie anizotropowe materiału i porowaty charakter drukowanego FDM struktura doprowadziła dorozbieżności w wynikach liczbowych i eksperymentalnych ", podsumowują naukowcy. "Wydajność struktury jednostki SRK można dodatkowo poprawić przez zmianę średnicy pochylonych i pionowych rozpór, aby zoptymalizować ją dla danej gęstości."

Autorami artykułu są Rinoj Gautam, Sridhar Idapalapati, oraz Estella Siew Lee Koh.