علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

محاسبه عددی خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری با استفاده از روش همگن‌سازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک، تهران، ایران
2 پژوهشکده سامانه‌های ماهواره، پژوهشگاه فضایی ایران
چکیده
سازه‌های لانه‌زنبوری به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن، ظرفیت جذب انرژی بالا و رفتار مکانیکی بهینه، به‌طور گسترده در طراحی سازه‌های فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تحلیل دقیق خواص مکانیکی این سازه‌ها برای اطمینان از عملکرد مطلوب تحت بارگذاری‌های مختلف ضروری است. یکی از مهم‌ترین بخش‌ها برای تخمین خواص مکانیکی سازه‌های لانه‌زنبوری، تعیین خواص مکانیکی هستۀ لانه زنبوری است. متغیر‌های مختلفی نظیر ضخامت دیوارۀ سلول، زاویۀ سلول، ارتفاع و طول سلول در خواص مکانیکی هسته لانه زنبوری تأثیر‌گذار است. در این مقاله روش‌های مختلف برای تعیین خواص مکانیکی هستۀ لانه‌زنبوری شامل روش‌های تحلیلی، عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته و مزایا و معایب آن‌ها استخراج گردید. سپس با استفاده از روش همگن‌سازی و با در نظر گرفتن یک المان حجم نماینده مناسب، یک روش نوآورانه برای محاسبه خواص مکانیکی هستۀ لانه زنبوری به صورت عددی با درنظر گرفتن متغیر‌های هندسی مختلف ارائه گردید. در روش ارائه شده یک کد پارامتریک پیشرفته در نرم‌افزار متلب که قابلیت تعریف المان واحد نمایندۀ مناسب با درنظر گرفتن متغیرهای هندسی مختلف نظیر ضخامت دیوارۀ سلول، زاویۀ سلول، ارتفاع و طول سلول را دارد توسعه داده شده است. این کد قابلیت اتصال با نرم افزارهای المان محدود نظیر انسیس را جهت اعمال شرایط مرزی دوره‌ای و بارگذاری‌های درون و برون صفحه‌ای جهت محاسبۀ خواص مکانیکی شامل مدول‌های الاستیسیته، مدول‌های برشی و ضرایب پواسون در راستاهای مختلف دارد. با استفاده از روش ارائه شده تأثیر هر یک از متغیرهای هندسی موجود در طراحی هستۀ لانه‌زنبوری به دقت مورد بررسی قرار گرفت و خواص مکانیکی هستۀ لانه‌زنبوری تحت شرایط هندسی مختلف به صورت عددی محاسبه گردید. همچنین در نهایت برای اطمینان از صحت نتایج روش ارائه شده، نتایج این مقاله با مدل تحلیلی گیبسون - اشبی مقایسه گردید و مشاهده شد که روش ارائه شده قابلیت تخمین خواص مکانیکی هستۀ لانه‌زنبوری را با دقت بسیار بالا و هزینه محاسباتی بسیار پایین دارد. بنابراین روش ارائه‌شده به دلیل توانایی مدل سازی دقیق متغیرهای هندسی مختلف و دقت بالا در محاسبه خواص مکانیکی، می‌تواند به‌عنوان یک ابزار کارآمد در تخمین خواص مکانیکی هستۀ سازه‌های لانه‌زنبوری مورد استفاده قرار گیرد
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 مرداد 1404

  • تاریخ دریافت 04 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 18 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش 22 تیر 1404