مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی تجربی رفتار جذب انرژی ساختار آگزتیک بازگشتی سه‌بعدی (XYRS) ساخته شده از پلیمر PLA+ با روش چاپ سه‌بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، گرایش طراحی کاربردی
2 دانشیار، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
3 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
4 استاد، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
10.22034/ijme.2026.596866.2218
چکیده
در سال‌های اخیر، فرامواد آگزتیک به دلیل داشتن نسبت پواسون منفی و قابلیت منحصر‌به‌فرد در جذب انرژی ضربه، مورد توجه محققان قرار گرفته‌اند. اکثر مطالعات پیشین بر روی ساختارهای فلزی یا مدل‌های دوبعدی متمرکز بوده‌اند. هدف از این پژوهش، ارزیابی تجربی رفتار مکانیکی و قابلیت جذب انرژی یک ساختار نوین آگزتیک بازگشتی سه‌بعدی با نام XYRS است که با استفاده از فرایند ساخت افزایشی و فیلامنت پلی‌لاکتیک اسید ساخته شده است. بدین منظور، ابتدا سلول واحد با پارامترهای هندسی بهینه طراحی گردید. سپس نمونه‌ها در دو پیکربندی تک‌سلول و ساختار مشبک با استفاده از فناوری مدل‌سازی لایه نشانده تولید شدند. خواص مکانیکی ماده پایه و رفتار سازه تحت بارگذاری فشاری شبه‌استاتیک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ساختار مشبک نسبت به نمونه تک‌سلول، دارای پایداری بیشتری است که ناشی از قیدهای جانبی و حمایت متقابل سلول‌ها می‌باشد. همچنین مشاهده شد که طراحی هندسی مناسب XYRS منجر به ایجاد رفتار نرم‌شوندگی و جذب انرژی ویژه مطلوب در ساختار می‌گردد. این یافته‌ها پتانسیل بالای این ساختار پلیمری سبک‌وزن را برای کاربرد در صنایع ضربه‌گیر و حفاظتی تأیید می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Investigation of Energy Absorption and Mechanical Properties of 3D Re-entrant Auxetic Structure (XYRS) Made of PLA+ Polymer via 3D Printing

نویسندگان English

Hamid Masouri 1
Hamed Ahmadi 2
Morteza Talati 3
Gholamhossein Liaghat 4
1 Master Student (Department of Mechanical Engineering, Applied Design Division)
2 Faculty of Mechanical Engineering Department, Tarbiat Modares University
3 MSc Student, Mechanical Engineering Department, Tarbiat Modares University
4 Faculty of Mechanical Engineering Department, Tarbiat Modares University
چکیده English

In recent years, auxetic metamaterials have gained significant attention due to their negative Poisson's ratio and unique capability in impact energy absorption. Most previous studies have focused on metallic structures or two-dimensional models. The aim of this research is the experimental evaluation of the mechanical behavior and energy absorption capability of a novel 3D re-entrant auxetic structure named XYRS, fabricated using Polylactic Acid (PLA) material. For this purpose, the unit cell was first designed with optimal geometric parameters. Specimens were then manufactured in two configurations: single cells and lattice structures, using Fused Deposition Modeling (FDM) technology. The mechanical properties of the base material and the structural behavior under quasi-static compressive loading were evaluated. The results indicated that the lattice structure exhibits greater stability compared to the single-cell specimen, attributed to lateral constraints and mutual cell support. It was also observed that the appropriate geometric design of XYRS leads to softening behavior and favorable Specific Energy Absorption (SEA). These findings confirm the high potential of this lightweight polymeric structure for applications in impact absorption and protective industries.

کلیدواژه‌ها English

Auxetic metamaterials
Energy absorption
3D printing
PLA

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 شهریور 1405