Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Zarrebini,Hossein Hasani
محمد ذره بینی اصفهانی (استاد راهنما) حسین حسنی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad Hossein Nassajpour Esfahani
محمدحسین نساج پوراصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1397

TITLE

Evaluation of Poisson Ratio and Energy Absorption of Cellular Structures Based on Continous Fiber Fabrication Using 3-D Printing Technology
Cellular structures have gained vast interests due to their excelent mechanical properties and light weight. Current researches on cellular structures have led to creation of unusal structures exhibiting Auxetic phenomenon. Conventional materials under influence of tensile force possess positive Poisson ratio, resulting in lateral shrinkage of the structure. In contrast the Poisson ratio of Auxetic materials is negative as the result of which these materials expand under influence of tensile force. The Auextic phenomenon in materials tendes to enhance properties such as compression behaviour, shear modulus, fracture toughness, variable permeability and energy absorption. Fused modeling deposition (FDM) based on 3-D printing technology is a low-cost manufacturing method. Despite many mertis, (FDM) is still in its infancy due to low production rate and inadequate product mechanical properties. Incorporation of continuous filament can vastly enhnance the mechanical properties of polymeric structures made using (FDM). In this study, composites in form of reentrant honeycomb, truss honeycomb and hybrid honeycomb structures composed of acrylonitrile butadiene styrene as matrix and nylon 6.6 yarn as reinforcement were produced using continuous fiber fabrication 3-D printing technology. Compressive properties, energy absorption and deformation behavior of the produced specimens together with their Poisson ratio were evalulated. The specimens were also compared with the yarnless polymeric samples. The results showed that while reentrant honeycomb and truss honeycomb structures during compressive loading laterally contracted and expnded respectively, central cell of the hybrid honeycomb structure showed no deformation. It was also observed that at the range of 4-20% strain, structure of the reentrant honeycomb acts as constrain on lateral contraction. This in turn increases the Poisson's ratio from -6.0 to -2.0. The results also showed the area under forcedisplacemnt curves of various structures was larger in case of the reentrant honeycomb structure in comparison to other examined structures. The larger area under the forcedisplacemnt curves is responsible for the higher energy absorption of Auxetic structures. Comparison of the reentrant honeycomb composite structure with its yarnless polymeric counter parts is indicative of substantial increase in both maximum compressive strength and initial slope of the forcedisplacement curve of the former. This was contributed to existence of the reinforcing yarn.
ساختارهای کامپوزیتی سلولی بواسطه داشتن خواص مکانیکی عالی و وزن کم موردتوجه محققان قرارگرفتهاند. برخی از این ساختارها، دارای نسبت پواسون منفی هستند که به آنها مواد آگزتیک اطلاق میشود. پدیده آگزتیک در مواد سبب بهبود ویژگیهای خاص از قبیل مقاومت در برابر فرورفتگی، مدول برشی، چقرمگی شکست، نفوذپذیری متغیر و جذب انرژی میشود. یکی از روشهای تولید ساختارهای سلولی استفاده از فناوری چاپ سهبعدی یا روش لایه گذاری مذاب پلیمری است که به علت هزینههای کم در حال تبدیل به یکی از پراهمیتترین روشهای تولید است. بهمنظور گسترش کاربرد فناوری چاپ سهبعدی برای طراحی و تولید کامپوزیتهای با عملکرد بالا ، استفاده از الیاف ممتد بهعنوان بخش تقویتکننده در این کامپوزیتها یک نیاز مبرم است. در این پژوهش با استفاده از چاپگر سهبعدی دارای قابلیت تولید کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف ممتد، نمونههایی از جنس زمینه پلیمری اکریلونیتریل بوتادین استایرن و نخ نایلون 6.6 بهعنوان تقویتکننده با ساختارهای لانهزنبوری آگزتیک، لانهزنبوری معمولی و یک ساختار لانهزنبوری ترکیبی تولید شدند. همینطور بهمنظور بررسی تأثیر وجود نخ تقویتکننده در این ساختارها، نمونههای پلیمری بدون نخ تقویتکننده نیز تولیدشده و مورد آزمایش و بررسی قرار گرفتند. بهمنظور بررسی خواص فشاری، میزان جذب انرژی و بررسی رفتار تغییر شکل ساختارهای سلولی و همچنین اندازهگیری نسبت پواسون، این ساختارها توسط آزمون فشار سطحی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نسبت پواسون سازهها با عکسبرداری از نمونهها و بررسی کرنش محوری و جانبی سلول میانی سازه، اندازه گیری شد. نتایج بیانگر انقباض جانبی ساختار لانهزنبوری درون رو و انبساط جانبی ساختار لانهزنبوری معمولی و عدمتغییر شکل در سلول مرکزی ساختار لانهزنبوری معمولی در خلال بارگذاری فشاری بود. همچنین مشاهده شد، تغییر کرنش از 4 تا 20 درصد، سبب محدود شدن انقباض جانبی ساختار لانهزنبوری درون رو میشود و این محدودیت سبب افزایش نسبت پواسون سازه از 6 به 2 میشود. بررسی سطح زیر نمودارها، بیانگر وجود بیشترین مقدار جذب انرژی در ساختار لانهزنبوری درون رو است. این امر نشاندهنده جذب انرژی زیاد ساختارهای آگزتیک است. همچنین مقایسه نتایج ساختارهای کامپوزیت لانهزنبوری درون رو با ساختار پلیمری بدون نخ بیانگر افزایش 70 درصد در بیشینه مقاومت فشاری سازه و افزایش 150 درصد در شیب اولیه نمودار نیرو جابجایی آن است. این مقایسه بیانگر تأثیر قابلتوجه نخ تقویتکننده بر رفتار سازه است. کلمات کلیدی: چاپگرهای سهبعدی، چاپ کامپوزیتهای سهبعدی، نسبت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی