Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση
Σκοπός της εργασίας είναι η κατασκευή κυψελωτών δομών τύπου sandwich με την χρήση τρισδιάστατου εκτυπωτή, ο στατικός χαρακτηρισμός τους σε συνθήκες εγκάρσιας κάμψης και συμπίεσης, ο δυναμικός τους χαρακτηρισμός και τέλος η ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων για την προσομοίωση...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15891 |
| id |
nemertes-10889-15891 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-158912022-09-05T11:16:22Z Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση Finite element simulation of 3D-printed lattice core sandwich structures under dynamic loads Σαράφης, Θωμάς Sarafis, Thomas Δομές πλέγματος Μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων Lattice structures Finite element analysis Σκοπός της εργασίας είναι η κατασκευή κυψελωτών δομών τύπου sandwich με την χρήση τρισδιάστατου εκτυπωτή, ο στατικός χαρακτηρισμός τους σε συνθήκες εγκάρσιας κάμψης και συμπίεσης, ο δυναμικός τους χαρακτηρισμός και τέλος η ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων για την προσομοίωση της συμπεριφοράς αυτών, υπό τα αντίστοιχα φορτία. Τρείς διαφορετικοί τύποι πλέγματος (Schwarz Diamond, Schwarz Primitive και Gyroid) και τρείς τιμές για το πορώδες (70%,75% και 80%) σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν με τη μέθοδο της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Στην συνέχεια ακολούθησε πειραματικά, ο δυναμικός χαρακτηρισμός, η κάμψη τριών σημείων και η εγκάρσια θλίψη των κατασκευασμένων δοκιμίων καθώς και η μοντελοποίηση των αντίστοιχων διαδικασιών με την χρήση υπολογιστικού πακέτου. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων της αριθμητικής ανάλυσης με αυτά των πειραματικών δοκιμών ερευνώντας παράλληλα την επίδραση της μορφής του πλέγματος και της τιμής του πορώδους στην συμπεριφορά των δοκιμίων. Το μοντέλο που κατασκευάστηκε προσεγγίζει αρκετά καλά την γραμμική περιοχή της απόκρισης όλων των δομών ,για όλες τις φορτίσεις, ενώ παρατηρήθηκε πως η αύξηση της τιμής του πορώδους επιφέρει, όπως αναμενόταν, υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων για όλους τους τύπους πλέγματος. The constantly evolving Additive Manufacturing (AM) technologies offer the possibility of manufacturing parts tailored to the user's needs, in a short period of time, minimizing resource losses, while keeping production costs relatively low. At the same time, they offer freedom in design, allowing the creation of complex geometries, enabling the design of lightweight parts. Lattice structures are complex structures that can be easily produced with the use of AM technologies and are increasingly accepted. Low weight, high strength, good energy absorption, vibration reduction, combined with material savings, are some features of these structures that make them attractive for use in the fields of aeronautics, aerospace, automotive and medicine. The purpose of this work is the construction of sandwich cellular structures using a 3D printer, their static characterization in transverse bending and compression, their dynamic characterization and finally the development of a finite element computer prototype to simulate their behavior, under the respective loads. Specimens with three different types of TPMS unit cells (Schwarz Diamond, Schwarz Primitive and Gyroid) and three porosity values (70%, 75% and 80%) were designed and fabricated via SLA 3D Printing method. The next step was to perform experimental modal analysis, three-point bending test and compression test for all the fabricated specimens, and to model the respective procedures using a Finite Element Software. The results of the numerical analysis were compared with those of the experimental tests, while investigating the effect of the unit cell type and the porosity value on the behavior of the specimens. The constructed model approximates quite well the linear response area of all specimens, for all loads, while it was observed that the increase in the porosity value leads, as expected, to a degradation of the mechanical properties for all unit cells. 2022-03-02T08:11:28Z 2022-03-02T08:11:28Z 2022-02-28 http://hdl.handle.net/10889/15891 gr application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Δομές πλέγματος Μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων Lattice structures Finite element analysis |
| spellingShingle |
Δομές πλέγματος Μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων Lattice structures Finite element analysis Σαράφης, Θωμάς Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση |
| description |
Σκοπός της εργασίας είναι η κατασκευή κυψελωτών δομών τύπου sandwich με την χρήση τρισδιάστατου εκτυπωτή, ο στατικός χαρακτηρισμός τους σε συνθήκες εγκάρσιας κάμψης και συμπίεσης, ο δυναμικός τους χαρακτηρισμός και τέλος η ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων για την προσομοίωση της συμπεριφοράς αυτών, υπό τα αντίστοιχα φορτία. Τρείς διαφορετικοί τύποι πλέγματος (Schwarz Diamond, Schwarz Primitive και Gyroid) και τρείς τιμές για το πορώδες (70%,75% και 80%) σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν με τη μέθοδο της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Στην συνέχεια ακολούθησε πειραματικά, ο δυναμικός χαρακτηρισμός, η κάμψη τριών σημείων και η εγκάρσια θλίψη των κατασκευασμένων δοκιμίων καθώς και η μοντελοποίηση των αντίστοιχων διαδικασιών με την χρήση υπολογιστικού πακέτου. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων της αριθμητικής ανάλυσης με αυτά των πειραματικών δοκιμών ερευνώντας παράλληλα την επίδραση της μορφής του πλέγματος και της τιμής του πορώδους στην συμπεριφορά των δοκιμίων. Το μοντέλο που κατασκευάστηκε προσεγγίζει αρκετά καλά την γραμμική περιοχή της απόκρισης όλων των δομών ,για όλες τις φορτίσεις, ενώ παρατηρήθηκε πως η αύξηση της τιμής του πορώδους επιφέρει, όπως αναμενόταν, υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων για όλους τους τύπους πλέγματος. |
| author2 |
Sarafis, Thomas |
| author_facet |
Sarafis, Thomas Σαράφης, Θωμάς |
| author |
Σαράφης, Θωμάς |
| author_sort |
Σαράφης, Θωμάς |
| title |
Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση |
| title_short |
Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση |
| title_full |
Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση |
| title_sort |
ανάπτυξη υπολογιστικού πρωτοτύπου πεπερασμένων στοιχείων, για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς κυψελοειδών δομών τύπου sandwich, κατασκευασμένων με τρι-διάστατη εκτύπωση |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15891 |
| work_keys_str_mv |
AT saraphēsthōmas anaptyxēypologistikouprōtotypoupeperasmenōnstoicheiōngiatēnprosomoiōsētēsdynamikēssymperiphoraskypseloeidōndomōntypousandwichkataskeuasmenōnmetridiastatēektypōsē AT saraphēsthōmas finiteelementsimulationof3dprintedlatticecoresandwichstructuresunderdynamicloads |
| _version_ |
1771297210212810752 |
