روش جديد تخمين كرنش تراكمي سازه‌هاي سلولي با استفاده از مدل‌ سازي ميكرو ساختار فوم‌ها بر اساس چينش لاگوئر

A new method for estimating the compressive strain of cellular structures using microstructure of foams based on Laguerre tessellations

در اين تحقيق به بررسي رفتار جذب انرژي سازه‌هاي سلولي نظير فوم‌ها از جنس آلومينوم پرداخته شده‌است. يكي از اهداف، توسعه‌ي مدل‌سازي ميكروساختارسازه‌هاي سلولي و تحليل رفتار پلاستيك آن‌ها از طريق روش المان محدود مي‌باشد. در اين تحقيق، ابتدا يك سلول واحد براي كاهش محاسبات عددي و همچنين مدل‌سازي تهيه مي‌شود كه داراي خواص آماري فوم موردنظر مي‌باشد و سپس رفتار ديناميكي اين سلول واحد تحت ضربه شبيه‌سازي شده‌است. همچنين، روش تحليلي براي بدست‌آوردن مقدار كرنش تراكمي فوم‌ها با استفاده از نتايج المان محدود ارائه شده‌ به طوري‌كه حل المان محدود ارائه‌شده در اين تحقيق داراي تطابق مناسبي با روش‌هاي تئوري ديگر پژوهش‌هاي انجام‌شده مي‌باشد. به عبارت ديگر، با استفاده از روش تحليلي، روش المان محدود و شبيه‌سازي مورد ارزيابي قرار گرفته‌است. با استفاده از آزمايش‌هاي شبيه‌سازي‌شده، يك مدل با استفاده از روش سطح پاسخ براي بدست‌آوردن كرنش تراكمي ارائه شده‌است كه نتايج حاصل از اين مدل نيز مورد ارزيابي قرار گرفته‌است. نتايج حاصل ازاين پژوهش، نشان داد كه امكان مدل‌سازي و تحليل جذب انرژي (ضربه) فوم‌ها با استفاده از روش ارائه‌شده در اين پژوهش امكان‌پذير خواهد بود و مي‌تواند در پژوهش‌هاي آينده به معادله ساختاري مناسب براي تحليل ميكروساختار انواع فوم‌ها دست يافت.

In this study, energy absorption behavior of cellular structures such as foams will be investigated. In this paper, developing microstructural modeling of cellular structures and analyzing their plastic behavior through the finite element method is the main goal. In this research, a unit cell is first developed for numerical computation reduction as well as modeling that has the desired foam statistical properties, and then the dynamic behavior of this unit cell under simulated impact will be analyzed. An analytical method to obtain the compressive strain value of the foams with the help of numerical solution results will be presented. In other words, using the analytical method, the finite element method and the simulation will be evaluated. Then, using simulated experiments, a model using the response surface methodology to obtain the compressive strain will be presented and the results of this model will be evaluated by numerical method. The results of this study showed that it is possible to model and analyze the energy absorption of the foams using the method presented in this study and as a result, suitable structural equation for microstructural analysis of foams can be obtained in future researches.