Аналитический расчет механических характеристик сотовых заполнителей, напечатанных с помощью аддитивной технологии FDM

Аннотация

Исследуются сотовые заполнители, напечатанные с помощью аддитивной технологии FDM. Ячейка сотового заполнителя является правильным шестиугольником. Сотовый заполнитель печатается на 3D принтере так, что нить печати идет вдоль стенок его ячеек. Подчеркнем, что толщина этих стенок составляет одну–две толщины нити. При расчете механических характеристик сотового заполнителя его стенки рассматриваются как балка Эйлера-Бернулли, изгибающаяся в одной плоскости. Для описания сотовых заполнителей используется процедура гомогенизации, которая сводит сотовый заполнитель к однородной ортотропной среде. Адекватный аналитический расчет механических характеристик этой среды является предметом наших исследований. Представляются аналитические формулы, по которым производятся расчеты механических характеристик сотовых заполнителей. Для оценки адекватности результатов расчетов аналитические данные сравниваются с результатами моделирования в коммерческом пакете ANSYS. Для этого численно определяются механические характеристики сотовых заполнителей из ULTEM 9085. Для оценки этих характеристик из большого количества аналитических формул выбираются те, которые предсказывают их адекватно. В результате расчетов получается аналитическое описание всех механических характеристик за исключением модуля сдвига в плоскости сотового заполнителя. Это объясняется тем, что для моделирования такого модуля сдвига приходится использовать трехмерную теорию, которая не имеет адекватного аналитического описания. Рассмотрен тонкий сотовый заполнитель, изготовленный из алюминия. В дальнейшем будут исследоваться трехслойные конструкции с таким сотовым заполнителем. Результаты аналитического анализа сотовых заполнителей из ULTEM и алюминия близки.