31824

ارتقاء جذب انرژي در سازه ساندويچي با پوسته كامپوزيتي و هسته پليمري ساخته شده با روش ساخت افزودني تحت ضربه سرعت پايين

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي

1401

1403/06/28

دكتر هادي خرمي شاد

-

مهندسي مكانيك

پژوهش و توسعه بر روي قابليت‌هاي مختلف ساختارهاي ساندويچي جاذب انرژي، يكي از پرتوجه‌ترين سرفصل‌هاي تحقيقات در سال‌هاي اخير بوده است. پژوهش پيش رو به منظور ارتقاء جذب انرژي در يك سازه ساندويچي كه با پوسته كامپوزيتي و هسته پليمري سلولي ساخته شده، يك رويكرد طراحي نوين را براي دستيابي به ساختار هسته ارائه كرده است. رويكرد ارائه شده كه قابليت جوشش ده‌ها هندسه را ذيل خود دارد، به علت ادغام ساختار ديواره‌اي با ساختار داربستي در قالب يك پيكربندي تكرارشونده، به عنوان «ديواربست» نامگذاري شده است. در ابتدا و به منظور مقايسه‌پذيري منطقي سازه پيشنهادي با ساختار لانه‌زنبوري، مولفه‌هاي ثابت و متغير طراحي هسته تعيين گرديد. سپس پوسته كامپوزيتي، هسته پليمري و در نهايت سازه‌هاي ساندويچي ساخته شده و با دستگاه سقوط آزاد، در دو سطح انرژي تحت ضربه سرعت پايين قرار گرفت. نتايج حاصله نشان داد سازه ديواربستي پيشنهاد شده ضمن كاهش قابل قبول جرم هسته، در مولفه‌هاي «مجموع جذب انرژي»، «درصد انرژي جذب¬شده»، «جذب انرژي مخصوص» و «بيشينه نيروي تجربه¬شده» عملكرد قابل توجهي از خود بروز داده و در اغلب موارد، بهتر از سازه لانه¬زنبوري عمل كرده است. همچنين مشخص شد كه سازه ديواربستي در مقايسه با سازه لانه زنبوري، توانايي بيشتري براي حفظ تراز عملكردي خود در سطوح مختلف انرژي دارد. بررسي عملكرد سازه‌ها در خلال فرايند برخورد نشان داد كه ساختار ديواربست، به علت حذف بخشي از ديواره¬هاي به¬هم¬پيوسته سلول لا¬نه¬زنبوري و جايگزيني آن با داربست-هاي جداگانه، آزاد كردن سلول¬هاي شش¬ضلعي براي بروز تغييرشكل¬هاي مستقل، پايين¬آمدن آستانه فروپاشي ريزساختارهاي هسته، افزايش زمان پاسخ سازه به بارگذاري و برقراري مسيرهاي انتقال انرژي پايدار موفق به ثبت بهبود در مولفه¬هاي عملكردي يك سازه جاذب انرژي شده است.

1403/10/11

Improvement of energy absorption in sandwich structure with composite facesheets and polymer core made by additive manufacturing method under low-velocity impact

9/18/2025 12:00:00 AM

Research and development on different capabilities of energy absorber sandwich structures has been one of the most important topics of research in recent years. The upcoming research has presented a new design approach to achieve the core structure in order to improve energy absorption in a sandwich structure made with a composite facesheets and a cellular polymer core. The presented approach, which has the ability to weld tens of geometries, is named as "Divar-Bast" due to the integration of the Shell structure with the Strut structure in the form of a repeating configuration. At first, in order to make the proposed structure logically comparable with the honeycomb structure, the fixed and variable components of the core design were determined. Then composite shell, polymer core and finally sandwich structures were made and subjected to low speed impact at two energy levels with a drop-wight test aparatous. The results showed that the proposed bulkhead structure, along with an acceptable reduction of the core mass, showed significant performance in the components of "total energy absorption", "percentage of absorbed energy", "specific energy absorption" and "maximum experienced force". In most cases, it has worked better than the honeycomb structure. It was also found that compared to the honeycomb structure, the retaining wall structure has a greater ability to maintain its functional balance at different energy levels. Assessment the performance of the structures during the impact process showed that the Divarbast structure, due to the removal of a part of the interconnected walls of the honeycomb cells and replacing them with separate struts, freeing the hexagonal cells for independent deformations, lowering the collapse threshold of the core microstructures, increasing the time of the response to the impact and the establishment of stable energy transmission paths have succeeded in registering an improvement in the functional components of an energy absorber structure.

جذب انرژي , طراحي هسته , ضربه سرعت پايين , سازه ضربه‌پذير

Energy absorbption , Core design , Low-velocity impact , Crashworthiness structure

Ali Ghorbani Komishani

Hadi Khoramishad