شماره ركورد
26602
پديد آورنده
محمدصادق ابراهيمي
عنوان
طراحي، شبيه سازي و چاپ سه بعدي ساختارهاي آگزتيكي به منظور استفاده در سازه هاي جاذب انرژي و استنت ها
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي ـ مكانيك جامدات
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1401/2/31
استاد راهنما
رامين هاشمي
استاد مشاور
احسان اعتمادي
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
متامتريال مادهاي است كه به صورتي مهندسي شده تا خواصي كه در مواد معمول وجود ندارد را دارا باشد. متامتريالها خواص خود را از ماده سازنده بدست نميآورند بلكه خواص آنها بر اساس ساختارجديد طراحي شده است. آگزتيك دستهاي از متامتريال است كه ضريب پوآسون منفي از خود به نمايش گذاشته است. با استفاده از سه سلول واحد لانهزنبوري، ري-انترنت و ستارهاي شكل چهار ساختار جديد هيبريدي طراحي گرديد. براي محاسبه جذب انرژي و خواص مكانيكي (مدول يانگ، مقاومت فشاري و ضريب پوآسون) ساختارها تحت آزمايش فشار درون صفحهاي قرار گرفتند. سپس نمودار تنش كرنش ساختارها استخراج شده و به وسيله آن خواص مورد نظر بدست آمد. براي اطمينان از صحت نتايج شبيهسازي عددي صورت گرفت. بدين منظور و براي بالا بردن دقت نتايج، سه نمونه دمبلي شكل ساخته و آزمايش كشش بر روي آن صورت گرفت. سپس خواص مكانيكي آن وارد نرمافزار آباكوس گرديد. با مقايسه نتايج حاصل از آزمايش فشار تجربي و شبيهسازي عددي صحت كار انجام شده به اثبات رسيد. از ميان چهار مدل هيبريدي جديد توسعه داده شده، مدل 1RS با بيشترين مقدار جذب انرژي، جذب انرژي مخصوص و نيز ضريب پوآسون منفي بهترين عملكرد را از خود نشان داد. همچنين هدف از اين پايان نامه بررسي تاثير انحنا و زاويه در لبه ها و نقاط نوك تيز سازههاي آگزتيكي و به دنبال آن بررسي تاثير اين پارامترها بر روي رفتار مكانيكي استنتهاي پزشكي ميباشد. بدين منظور ابتدا سلول واحدي مدنظر قرار گرفته سپس با تغيير انحنا و زواياي لبهها و نقاط نوك تيز، دو سلول واحد ديگر توسعه يافت و سازههاي آگزتيكي بنابر اين سلول طراحي شد. جهت بررسي خواص مكانيكي سازههاي طراحي شده، آزمايشهاي آزمايشگاهي مربوطه انجام گرفته و با استفاده از تحليل اجزا محدود صحهگذاري شده است. مكانيزمهاي تغيير شكل و خواص مكانيكي در سازههاي مختلف با يكديگر مقايسه و تاثير انحنا و زاويه در سلولها مشاهده و تفسير شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/03/25
عنوان به انگليسي
Design, simulation and 3d printing of hybrid auxetic structures for use in energy absorbing structures and stents
تاريخ بهره برداري
5/21/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدصادق ابراهيمي
چكيده به لاتين
Metamaterial is a material that is engineered to have properties that are not found in common materials. Metamaterials do not derive their properties from the parent material, but their properties are designed based on the new structure. auxetic is a group of metamaterials that exhibits a negative Poisson's ratio.four Novel hybrid metamaterial structures by combining honeycomb, re-entrant, and star-shaped unit cells were developed and fabricated by additive manufacturing techniques and tested for the very first time to evaluate the enhanced mechanical properties. The mechanical properties of the parent material were characterized using the digital image correlation (DIC) method. DIC test outputs, including Young's modulus, Poisson’s ratio, and yield stress, had good repeatability and were used as inputs to define the material in numerical simulation. In-plane uniaxial compressive response and energy absorption capacity of novel structures were compared using finite element simulation and experimental methods. In addition, the failure modes and mechanism of deformation of all structures were explained in detail. A type one re-entrant-star-shaped (RS1) structure demonstrated higher compressive strength, plateau stress, and energy absorption than other structures. Also, This study aims to investigate the effects of the curvature and angle of the edges and feather points of auxetic structures and investigate the mechanical properties of the stents as a result of these parameters. Initially, a unit cell was developed, then by modifying the curvature and angle of the edges, two more units were generated, and auxetic structures were designed according to these unit cells. An assessment of the mechanical properties of designed structures has been performed by experimental testing and validated by finite element analysis. It was observed and explained in detail how deformation mechanisms and mechanical properties in different structures are affected by curvature and angle.
Author
Mohammad Sadegh Ebrahimi
SuperVisor
Dr. Ramin Hashemi