میرنیوز
توسعه روشی جدید برای طراحی ریزساختارها توسط محققان دانشگاه تهران
2023-04-08T16:20:44+04:30
به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از دانشگاه تهران، نتایج این تحقیق در مجله معتبر Materials & Design (با ضریب تأثیر ۹.۴) در انتشارات الزویر منتشر شده است و مقاله ارائه شده در ۱۸ ماه اخیر، ۲۱ بار در مجلات معتبر استناد شده است.
سطوح کمینه متناوب سه‌گانه (TPMS) در سال‌های اخیر به دلیل ویژگی‌های هندسی منحصربه‌فردشان مورد توجه قرار گرفته‌اند که آنها را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله مهندسی پزشکی، مدیریت حرارتی، جذب انرژی و سازه‌های سبک مناسب می‌سازد.
ساختارهای TPMS با ویژگی‌های هندسی پیچیده خود که در سه بعد متناوب هستند مشخص می‌شوند و آنها را از مواد معمولی متمایز می‌کند. این ساختارها از نظر ریاضی، دارای انحنای میانگین صفر در هر نقطه از سطح‌شان هستند که باعث می‌شود بسیار نرم و بدون گوشه‌های تیز باشند. ساختارهای TPMS خواص مکانیکی ناهمسانگردی از خود نشان می‌دهند، به این معنی که خواص آنها بسته به جهتی که در آن اندازه‌گیری می‌شود متفاوت است. در نتیجه رفتار مکانیکی آنها در همه جهات یکنواخت نیست که می‌تواند کاربرد عملی آنها را محدود کند. به عنوان مثال، در کاربردهایی که جهت اعمال بار نامشخص است، این ویژگی یک عامل نامساعد به حساب می‌آید و طراحی را پیچیده و یا ناممکن می‌سازد. بنابراین کنترل ناهمسانگردی در طراحی این مواد اهمیت بسیار زیادی پیدا می‌کند.
مقاله“On the directional elastic modulus of the TPMS structures and a novel hybridization method to control anisotropy” به ارائه راه‌حلی پرداخته است که می‌تواند به شکل مؤثری به کنترل میزان ناهمسانگردی کمک کند.
شکل ۱: تعدادی از ساختارهای TPMS
برای پرداختن به این چالش، نویسندگان دو روش هیبریدسازی جدید را پیشنهاد می‌کنند که شامل ترکیب دو ساختار مختلف TPMS برای ایجاد یک ساختار جدید با خواص همسانگرد می‌باشد. این روش‌ها در ابتدا شامل شناسایی دو ساختار TPMS با خواص ناهمسانگردی مکمل است، به این معنی که جهتی که یکی از ساختارها در آن راستا مدول بیشینه دارد، برای ساختار دیگر به مدول کمینه منتج می‌شود و بلعکس. سپس دو روش هیبریدسازی جدید مورد استفاده قرار گرفته است. در روش اول یک ساختار لایه‌ای در نظر گرفته شده است که لایه‌های فرد (اول، سوم، پنجم و …)، یکی از ساختارهای نوع اول و لایه‌های زوج، یکی از ساختارهای از نوع دیگر (مکمل) می‌باشد.
در روش دوم، ساختارها به گونه‌ای هیبرید شده‌اند که ساختار نوع اول به شکل یک کره در یک فضای مکعبی قرار گرفته است و فضای باقیمانده توسط ساختار نوع دوم پر شده است.
شکل ۲: تعدادی از ساختارهای هیبرید شده
یکی از چالش‌های اصلی در طراحی این ساختارهای هیبرید، چگونگی ایجاد گذار بین دو ساختار است. اتصال بین دو ساختار در ناحیه گذار باید به خوبی برقرار شود تا احتمال هر گونه تمرکز تنش و ضعف استحکامی ناشی از هیبریدسازی کاهش پیدا کند. همچنین افزایش طول ناحیه ترنزیشن باعث می‌شود تا هندسه ساختار در آن ناحیه از ساختارهای پایه‌ای TPMS انحراف زیادی پیدا کرده و خواص هندسی مطلوب TPMSها از بین برود. بدین منظور در این طراحی پارامترهای انتقال و سرعت ترنزیشین تعریف شده است و برای ترکیب هر دو ساختار TPMS، مقادیر بهینه گزارش شده است.
مدل‌سازی این ساختارها با استفاده از اسکریپت پایتون در نرم‌افزار آباکوس و با استفاده از یک مدل‌سازی هندسی وکسلی و فرایند همگن‌سازی خواص نیز با استفاده از یک کد ++ C انجام شده است. مدل‌سازی وکسلی علی‌رغم اینکه از نظر محاسباتی کمی هزینه بیشتری را دارد، اما به دلیل مدل‌سازی هندسی ساده‌تر، عدم نیاز به مش و همچنین پس‌پردازش سریع‌تر، در این مطالعه ترجیح داده شده است.
نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که با انتخاب مناسب نسبت ترکیب دو ساختار، می‌توان ساختارهایی همسانگرد ایجاد کرد. همچنین در ساختارهای هیبریدی نوع لایه‌ای، به دلیل اینکه نوع ترکیب در راستای لایه‌ها با دو راستای جانبی متفاوت است، اندکی ناهمسانگردی در خواص مشاهده می‌شود. با این حال در نوع هیبرید کروی، با توجه به اینکه ترکیب در همه راستاها به یک شکل صورت می‌گیرد، خواص یکنواخت‌تری مشاهده می‌شود.
منبع : خبرگزاری مهر
کلمات کلیدی : میرنیوز دانشگاه تهران محققان ایرانی مقاله علمی
اشتراک گذاری :
آخرین اخبار علمی
اعضای شورای راهبری هوش مصنوعی معرفی شدند/ایجاد زیر ساخت هوش مصنوعی در دستور کار ۱۰ نهاد
آتش‌سوزی جنگلی موجب رشد حیات دریایی می‌شود!
استرس کاری ریسک بیماری قلبی را در مردان افزایش می دهد
۲.۵ میلیون ایرانی در اهدای خون مشارکت دارند
چین در شرق تهران بیمارستان هوشمند احداث می کند
راه اندازی ۶۰ هزار تخت بیمارستانی در کشور
وزارت بهداشت برای اولین بار سرایدار استخدام می‌کند
زمان اخذ رأی در انتخابات نظام پرستاری افزایش یافت
هوای آلوده و افزایش ریسک سرطان سینه/ درمان سوءهاضمه با زردچوبه
بیماری هزارچهره را جدی بگیریم/ عوارض بیماری سلیاک
اهمیت تولید محصولات غذایی فاقد گلوتن برای بیماران سلیاک
نشست چالش‌های زنجیره تأمین دارو در ایران برگزار می‌شود
چگونه از ابتلا به سرماخوردگی جلوگیری کنیم
خرید اعتباری محصولات پتروشیمی به نفع صنعت دارو است
چه کسانی پرونده الکترونیک سلامت دارند
بررسی راهکارهای ورود ایران به بازار دارویی اوراسیا
جامعه پزشکی باید تخصص را همراه تعهد حرفه‌ای داشته باشد
هفته دفاع مقدس فرصتی برای انتقال مفاهیم بهداری رزمی
نشست چالش های قیمت گذاری دارو برگزار می‌شود
دانش آموز بدون صبحانه مدرسه نرود/ میان وعده‌های سالم
وزیر بهداشت زنگ دبیرستان شهید آوینی را نواخت
۱۰ هزار نیروی پرستاری در بخش درمان استخدام می شوند
بازدید سرزده عین اللهی از بیمارستان شفا یحیاییان
۲۲ بیمار کرونایی در یک هفته گذشته فوت شدند
داروی ایرانی از طریق صادرات به دنیا معرفی می‌شود
ایران دارای قوی‌ترین نظام سلامت در منطقه است
ادعای دخالت وزارت بهداشت در انتخابات نظام پرستاری رد شد
اورژانس تهران در هفته گذشته ۲۰ هزار مأموریت انجام داد
جهان امروز با کمبود آب و غذای سالم مواجه است
تایید موفقیت نخستین واکسن ایرانی کرونا
