Skip to main content
SUPERVISOR
محسن بدرسمای (استاد راهنما) محمدرضا کارآموزراوری (استاد مشاور) محمود کدخدایی الیادرانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Keshavarzan
محسن کشاورزان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of Topology and Porosity on the Mechanical Properties of Resin Made Cellular Lattice Structures Fabricated by Three- Dimensional and Four-Dimensional Printing Technology
Nowdays, cellular structures are widely used in various industries such as aerospace, automotive, vibration absorbers, medical instruments and thermal insulation because of their unique characteristics such as low weight, high strength, high absorption capacity and adjustable mechanical properties.Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) structures are very suitable for use in the medical and tissue engineering industry due to their high volume to surface ratio. For this reason, it is important to study the mechanical behavior of these structures due to different loading conditions. In the first part of this thesis, P and G structures were selected from a number types of TPMS structures were designed and fabricated using vat polymerization additive manufacturing process and their mechanical behaviors, including failure mechanisms and failure behavior, were studied through static, dynamic, and cyclic loading. The results showed that the P structure has a higher stability in static loading than the G type. In addition, it was observed that the failure mechanism of the structures was dependent to the strain rate. Possible explanations was suggested for such behavior. In the next part, this study examines the memory effects in Rhombic and BCC cell structures made from. The tests were defined in order to study the effects of temperature variations, strain rate, and cyclic loading on the thermo-mechanical behavior of structures. The results show that, with increasing temperature, the loading and unloading elastic modulus as well as the structural substrate strength decreases. By increasing the strain rate, the residual strain in the structure increases. The results of cyclic loading experiments indicate that, after the first cycle, mechanical behavior of the structure converges to a stabilized response. Key words: cellular structure, additive manufacturing, stereolithography , TPMS , cyclic loading , shape memory
امروزه ساختارهای سلولی به دلیل ویژگی های منحصربه فردی چون وزن اندک، استحکام زیاد، توانایی جذب انرژی بالا و مشخصات مکانیکی قابل تنظیم به طور گسترده در صنایع مختلف مانند صنایع هوایی، صنایع خودروسازی، جاذب های ارتعاش، صنایع پزشکی و عایق‌های حرارتی مورداستفاده قرار می گیرند. ساختارهای TPMS (Triply Periodic Minimal Surface) به دلیل دارا بودن نسبت سطح به حجم بالا برای استفاده در صنایع پزشکی و مهندسی بافت بسیار مناسب هستند. به همین دلیل بررسی رفتارهای مکانیکی این ساختارها در اثر اعمال بارگذاری های مختلف اهمیت بسیاری دارد. در این پایان نامه ساختارهای P وG از انواع ساختارهای TPMS انتخاب شدند و رفتارهای مکانیکی آنها شامل مکانیزم های خرابی و رفتار شکست در اثر اعمال بارگذاری های استاتیکی، دینامیکی و چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد ساختار P، استحکام بیشتری در بارگذاری استاتیکی نسبت به ساختار G دارا می‌باشد. همچنین با افزایش نرخ کرنش مکانیزم‌های خرابی در هر دو ساختار تغییر کرده و میزان استحکام در تخلخل ثابت نسبت به تست‌های استاتیکی افزایش و میزان کرنش ‌شکست کاهش پیدا می‌کند.در بخش دیگری از این پژوهش، به بررسی اثرات حافظه داری در ساختارهای سلولی Rhombic و BCC پرداخته شد. تست‌ها به گونه ای تعریف شده‌اند که بتوان اثرات تغییر دما و نرخ کرنش و بارگذاری های چرخه‌ای بر روی رفتار ترمو-مکانیکی ساختارها را مورد مطالعه قرار داد. نتایج نشان می‌دهد با افزایش دما، مدول الاستیک بارگذاری و باربرداری و همچنین استحکام تسلیم ساختارها کاهش می یابد. با افزایش نرخ کرنش، کرنش پسماند باقی مانده در ساختار افزایش پیدا می کند. نتایج آزمایش‌های بارگذاری چرخه ای حاکی از این است که پس از سیکل اول، رفتار مکانیکی ساختار به سمت رفتار ثابت همگرا می‌شود. کلمات کلیدی: ساختار سلولی، ساخت افزودنی، استریولیتوگرافی، TPMS، بارگذاری چرخه‌ای، حافظه‌داری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی