مکانیک ساختارهای هوشمند

مکانیک ساختارهای هوشمند

تحلیل اثر تغییرات هندسی بر عملکرد جذب انرژی ساختارهای لانه‌زنبوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 فارغ التحصیل دانشکده مهندس رشته مکانیک گرایش طراحی کاربردی دانشگاه بو علی سینا،همدان، تهران
2 دانشجو دکتری مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی، دانشگاه بو علی سینا، همدان، ایران
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
10.30511/jmms.2026.2087786.1044
چکیده
ساختارهای فراماده به‌دلیل استحکام مناسب، مقاومت در برابر ضربه و توان بالای جذب انرژی، طی سال‌های اخیر توجه پژوهشگران را به‌طور گسترده به خود جلب کرده‌اند. در این پژوهش، رفتار سازه‌ای یک ساختار لانه‌زنبوری فراماده با الهام از هندسه آگزتیک تحت بار فشاری شبه‌استاتیک درون‌صفحه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا خواص مکانیکی ماده پایه از طریق انجام آزمون کشش روی نمونه‌های PLA+ چاپ‌شده به روش FDM تعیین شد. سپس مدل‌سازی عددی در نرم‌افزار ABAQUS انجام گرفت و مجموعه‌ای از اصلاحات هندسی در دو رویکرد برون‌سو و درون‌سو ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که اصلاحات برون‌سو با ایجاد نواحی تمرکز تنش، موجب کاهش قابل‌توجه توان جذب انرژی می‌شوند. در مقابل، اصلاحات درون‌سو با ایجاد زیرساختارهای داخلی و تقویت مسیرهای انتقال بار، عملکرد سازه‌ای را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشند. در میان مدل‌های بررسی‌شده، ساختار مخلوطی درونی درجه دوم بهترین عملکرد را از نظر جذب انرژی و پایداری تغییرشکل ارائه داد و می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای توسعه کاربردهای صنعتی سبک‌وزن و انرژی‌جاذب باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analysis of the Effect of Geometrical Variations on the Energy Absorption Performance of Honeycomb Structures

نویسندگان English

Erfan Taherkhani 1
Mohamad Reza Parsaeiyan 2
Mahdi Mardani 3
1 Graduate of the Faculty of Engineering, Mechanical Engineering (Applied Design), Bu‑Ali Sina University, Hamadan, Iran.
2 PhD Student in Mechanical Engineering (Applied Design), Bu Ali Sina University, Hamadan, Iran.
3 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, National University of Skills, Tehran, Iran.
چکیده English

Metamaterial structures have attracted significant attention in recent years due to their favorable strength, impact resistance, and high energy absorption capability. In this study, the structural behavior of an auxetic inspired honeycomb metamaterial under quasi static in plane compression is investigated. First, the mechanical properties of the material were determined through tensile testing of PLA+ specimens fabricated using FDM additive manufacturing. Numerical modeling was then performed in ABAQUS, where a series of geometric modifications were examined under two design strategies: outward modifications and inward modifications. The results indicate that outward modifications lead to reduced energy absorption because they introduce additional stress concentrations and weaken the collapse mechanism. Conversely, inward modifications significantly improve performance by incorporating internal sub structures that enhance stability and distribute stresses more uniformly. Among all examined cases, the second order internal mixed honeycomb exhibited the highest improvement in specific energy absorption and demonstrated stable deformation patterns. This configuration is therefore identified as a promising candidate for future industrial applications requiring lightweight and highly efficient energy absorbing structures.

کلیدواژه‌ها English

Metamaterial structure
Energy absorption
Honeycomb structure
Finite element simulation
Geometric innovation