Betul GULCIMEN CAKAN, Cihat ENSARİOGLU, Volkan KÜÇÜKAKARSU, İbrahim TEKİN, M. Cemal ÇAKIR

FDM yöntemiyle üretilmiş öksetik bal peteği kutuların yöne bağlı darbe davranışının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi

Negatif Poisson oranına sahip olan öksetik yapılar, mekanik enerji/darbe sönümleme açısından iyi özelliklere sahiptir. Bu yapılar; havacılık-uzay ve savunma sektörlerindeki sandviç yapılı kompozitlerde, zırh üretiminde veya koruyucu spor ekipmanı üretiminde uygulama alanı bulmuştur. Bu çalışmada, öksetik bal peteği yapısının darbe yüklemesi altında farklı yönlerdeki (düzlem-içi ve düzlem-dışı) mekanik davranışı incelenmiştir. Düzlem-içi (x ve y) ile düzlem-dışı (z) yönler için ABS filamenti kullanılarak FDM yöntemiyle öksetik bal peteği yapısına sahip kutular üretilmiştir. Deneysel çalışmada, düşürme test cihazı ile dinamik testler gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda, bu 3 yön için sonlu elemanlar modelleri oluşturularak eksplisit analizler gerçekleştirilmiştir. Deneysel ve nümerik sonuçlar, birbiriyle uyumlu olarak, düzlem-dışı yükleme durumunda öksetik bal peteği geometrisinin enerji sönümleme özelliğinin daha üstün olduğunu göstermiştir. Düzlem-içi yüklemelerde, çarpışma kuvveti verimliliği (ÇKV) ve çarpışma kuvvetleri daha düşük seviyede kalmıştır.

Anahtar Kelimeler:

öksetik, darbe, enerji sönümleme, sonlu elemanlar yöntemi, düşürme testi

PDF

___

[1] Gibson L.J. ve Ashby M.F., Cellular solids: Structure and properties, Cambridge University Press, Cambridge, 2014.
[2] Gibson L.J., Ashby M.F., Schajer G.S., Robertson C.I., The mechanics of two dimensional cellular materials, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences, 382, 25-42, 1982.
[3] Evans K.E., Nkansah M.A., Hutchinson I.J., Rogers S.C., Nature, Molecular network design, 353, 124 ,1991.
[4] Grima J.N., Gatt R., Ravirala N., Alderson A., Evans K.E., Negative Poisson’s ratios in cellular foam materials. Materials Science and Engineering A., 423, 214-218, 2006.
[5] Mir M., Ali M.N., Sami J., Ansar U., Review of Mechanics and Applications of Auxetic Structures, Advances in Materials Science and Engineering, 2014.
[6] Bhullar S. K., Three decades of auxetic polymers: a review. e-Polymers, 15(4), 205-215, 2015.
[7] Carneiro V. H., Meireles J., Puga H., Auxetic Materials – A Review, Materials Science-Poland, 31(4), 561-571, 2013.
[8] Underhill R. S., Defense Applications of Auxetic Materials, DSIAC Journal, 1, 1, 2014.
[9] Duncan O., Shepherd T., Moroney C., Foster L., Venkatraman P. D., Winwood K., Allen T., Alderson A., Review of Auxetic Materials for Sports Applications: Expanding Options in Comfort and Protection, Applied Sciences, 8 (6), 941-973, 2018.
[10] Dong Z., Li Y., Zhao T., Wu W., Xiao D., Liang J., Experimental and numerical studies on the compressive mechanical properties of the metallic auxetic reentrant honeycomb, Materials and Design, 182, 108036,2019.
[11] Tatlier M.S., A numerical study on energy absorption of reentrant honeycomb structures with variable alignment, International Journal of Crashworthiness, 2019.
[12] Hou X., Deng Z., Zhang K., Dynamic Crushing Strength Analysis of Auxetic Honeycombs, Acta Mechanica Solida Sinica, 29, 5, 2016.
[13] Qiang, G.C., Gao, Q.,Wang, L., Dynamic Crushing Behaviors of Four Kinds of Auxetic Structures, SAE Technical Paper, 2019.
[14] Louche H., Piette-Coudol F., Arrieux R., Issartel J., An experimental and modeling study of the thermomechanical behavior of an ABS polymer structural component during an impact test, International Journal of Impact Engineering, 36 (6),84 , 2009.
[15] Paul A., Ramamurty U., Strain rate sensitivity of a closed-cell aluminum foam, Materials Science and Engineering A, 281, 1-7, 2000.
[16] Gibson L.J., Ashby M.F., Cellular Solids, Structure and properties, Cambridge University Press,1997.