Σχεδιασμός και χαρακτηρισμός τρισδιάστατα εκτυπωμένων γυροειδών σύνθετων υλικών πληρωμένων με αφρό πολυουρεθάνης

Abstract

Η παρούσα Διπλωματική Εργασία αναφέρεται στην μελέτη και τον χαρακτηρισμό των μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων τρισδιάστατα εκτυπωμένων γυροειδών πλεγματικών δομών πληρωμένων με αφρό πολυουρεθάνης. Η ανάπτυξη του θέματος γίνεται σε εξι κεφάλαια.Στο πρώτο Κεφάλαιο παρουσιάζεται ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας και αναφέρονται τα βασικά στοιχεία των πορωδών υλικών και των πλεγματικών δομών ενώ στη συνέχεια η ανάλυση επικεντρώνεται στις ελάχιστες επιφάνειες και συγκεκριμένα στο Γυροειδές και τις παράμετρους σχεδιασμού του. Στο δεύτερο Κεφάλαιο αναλύονται οι βασικές αρχές της μηχανικής συμπεριφοράς υλικών, όπως ελαστικότητα και πλαστικότητα και αναφέρονται τα βασικά εντατικά μεγέθη. Στη συνέχεια εισάγεται η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων και προβάλλονται οι διαδικασίες που τη διέπουν. Επικεντρώνοντας το θεωρητικό υπόβαθρο στο πρόβλημα μελέτης, παρατίθενται τα βασικά στοιχεία των μοντέλων υλικού που θα χρησιμοποιηθούν αργότερα στις προσομοιώσεις ,αλλά και εκείνα που αφορούν τη μοντελοποίηση της μηχανικής αλληλεπίδρασης δύο υλικών. Επιπλέον αναφέρονται οι θεωρήσεις για την απόκριση υλικών με πλεγματικές και πορώδεις δομές κάτω από μηχανική φόρτιση, οι οποίες θα συγκριθούν με τα υπολογιστικά και πειραματικά αποτελέσματα. Στο Τρίτο Κεφάλαιο περιγράφονται οι βασικοί μηχανισμοί που επιδρούν στη μετάδοση θερμότητας , και διατυπώνεται τόσο το πρόβλημα μελέτης , όσο και η εφαρμογή της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων για την επίλυση του. Στο Τέταρτο Κεφάλαιο αναλύονται οι διαδικασίες εξαγωγής των υπολογιστικών μοντέλων και παρασκευής των δοκιμίων του υβριδικού σύνθετου υλικού , με έμφαση στην επιλογή συγκεκριμένων υλικών εφαρμογής. Στο Πέμπτο Κεφάλαιο περιγράφονται οι πειραματικές διατάξεις και διαδικασίες για την μελέτη της μηχανικής και θερμικής συμπεριφοράς των δοκιμίων. Στο Έκτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των υπολογιστικών αναλύσεων και των πειραματικών δοκιμών και συγκρίνονται αφενός μεταξύ τους και αφετέρου με αναλυτικές σχέσεις πρόβλεψης των αναμενόμενων ιδιοτήτων σύνθετων υλικών. Επιπλέον , τα υβριδικά σύνθετα υλικά αποκτούν υλική ταυτότητα αφού τοποθετούνται με βάση τις ιδιότητες τους σε διαγράμματα επιλογής υλικών. Στα Συμπεράσματα αναλύονται οι διαφορές μεταξύ των αναλυτικών, υπολογιστικών και πειραματικών αποτελεσμάτων και προτείνονται μέθοδοι βελτίωσης της μελέτης.