بهینه‌سازی ساختارهای آگزتیک پر شده با فوم جهت رسیدن به ثابتهای مکانیکی مطلوب

کد مقاله : 1281-ISME2026

نویسندگان

علی اصغر عطائی *، محمد گلبهار زاده دانشگاه تهران

چکیده مقاله

داربست‌های آگزتیک با نسبت پواسون منفی، به دلیل ظرفیت تغییرشکل غیرمتعارف، گزینه‌ای جذاب در توسعه فرامواد پیشرفته محسوب می‌شوند. در این پژوهش، با هدف ارتقای عملکرد مکانیکی، ساختارهای مرکب متشکل از داربست آگزتیک ساعت‌شنی و آنتی تترا کایرال و فوم ترکیبی مورد بررسی و بهینه‌سازی قرار گرفته‌اند. مدل هندسی واحدهای نماینده طراحی و با استفاده از روش المان محدود، خواص مؤثر شامل نسبت پواسون و مدول الاستیک استخراج شد. سپس یک الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه برای کمینه‌سازی نسبت پواسون مؤثر و بیشینه‌سازی مدول الاستیک به‌کار گرفته شد تا اثر متغیرهایی همچون زاویه، طول و ضخامت اعضای داربست و خواص فوم ارزیابی شود. نتایج بهینه سازی تک هدفه نسبت پواسون نشان می‌دهد ساختار ساعت‌شنی بدون فوم قادر است نسبت پواسون حدود منفی هشت ایجاد کند اما مدول الاستیک طولی پایینی را نتیجه می دهد. افزودن فوم ترکیبی، با وجود کاهش 55 درصدی نسبت پواسون، مدول الاستیک را تا حدود هفت و نیم برابر افزایش می دهد. نتایج بهینه سازی چند هدفه نیز طیفی از جواب های با نسبت پواسون و مدول متنوع کارآمد را بسته به کاربرد مورد نظر نتیجه می دهند. نقطه مصالحه بینابینی در این طیف نیز با نسبت پواسون قابل قبول 5/0-، مدول یانگ حدود 25 برابر حالت بهینه سازی تک هدفه را ارائه می نماید. نتیجه مشابهی برای ساختار آنتی تتراکایرال به دست می آید. این مطالعه چارچوبی کارآمد برای طراحی بهینه داربست‌های آگزتیک فوم ترکیبی ارائه می‌کند.

کلیدواژه ها

داربست‌های آگزتیک، فوم ترکیبی، بهینه‌سازی، ساختارهای مرکب، نسبت پواسون منفی

وضعیت: پذیرفته شده مشروط برای ارائه شفاهی