Ανάπτυξη δομών τρισδιάστατης εκτύπωσης με συμπεριφορά σύζευξης αξονικών και στρεπτικών παραμορφώσεων

Simple item page
dc.contributor.advisorΓιαννόπουλος, Γεώργιος
dc.contributor.authorΜοστράλης, Αλέξιος
dc.contributor.committeeΤσινόπουλος, Στέφανος
dc.contributor.committeeΤσίρκας, Σωτήριος
dc.contributor.departmentΤμήμα Μηχανολόγων Μηχανικώνel
dc.contributor.facultyΣχολή Μηχανικώνel
dc.contributor.masterΜηχανολόγων Μηχανικών (Integrated master)el
dc.date.accessioned2025-10-10T08:09:58Z
dc.date.available2025-10-10T08:09:58Z
dc.date.issued2025-09-11
dc.description.abstractΗ παρούσα Διπλωματική Εργασία εστιάζει στην ανάπτυξη και διερεύνηση ενός καινοτόμου Μεταϋλικού (Metamaterial) που θα εμφανίζει την ιδιότητα της μετατροπής της μονοαξονικής θλιπτικής καταπόνησης σε στρεπτική παραμόρφωση. Στόχος είναι η εύρεση, ο σχεδιασμός, η ανάλυση, η μελέτη και η κατασκευή μέσω της Τρισδιάστατης Εκτύπωσης (3D Printing) μικροδομών, οι οποίες θα έχουν τέτοιο γεωμετρικό σχήμα, ώστε να εμφανίζουν την ιδιότητα της σύζευξης Θλίψης-Στρέψης. Πιο συγκεκριμένα το Μεταϋλικό θα αποτελείται από μια περιοδική δομή όμοιων κυψελίδων, όπου κάθε κυψελίδα θα έχει συγκεκριμένη μικροδομή μορφής δικτυώματος. Η ανάπτυξη του θέματος γίνεται σε επτά (7) κεφάλαια: Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται η τεχνολογία της Τρισδιάστατης Εκτύπωσης (3D Printing), η ιστορική της εξέλιξη και οι επιμέρους κατηγορίες της. Στο Κεφάλαιο 2 αναλύεται η έννοια των Μεταϋλικών (Metamaterials), οι βασικές κατηγορίες τους, με έμφαση στα Μηχανικά Μεταϋλικά (Mechanical Metamaterials) που αποτελούν και τον πυρήνα της παρούσας μελέτης. Στο Κεφάλαιο 3 εξετάζεται η μηχανική συμπεριφορά των πολυμερών υλικών, καθώς και τα περιβαλλοντικά ζητήματα που σχετίζονται με την παραγωγή και χρήση τους. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα συστήματα CAD–CAE–CAM και ο ρόλος τους στον σχεδιασμό και τη μηχανολογική ανάλυση. Στο Κεφάλαιο 5 περιγράφονται ο σχεδιασμός, οι αριθμητικές προσομοιώσεις και η τρισδιάστατη εκτύπωση των προτεινόμενων μικροδομών. Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τις δοκιμές των εκτυπωμένων δομών, συνοδευόμενα από σχετικά διαγράμματα και στιγμιότυπα αστοχίας. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις αριθμητικές προσομοιώσεις και τις πειραματικές διατάξεις, καθώς και παρουσιάζονται συγκεντρωτικοί πίνακες και διαγράμματα με σκοπό την πλήρη κατανόηση των αποτελεσμάτων. Τα αποτελέσματα της έρευνας επιβεβαιώνουν ότι οι δομές που αναπτύχθηκαν στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μπορούν να μετατρέψουν την Θλιπτική παραμόρφωση σε Στρεπτική παραμόρφωση υπό μονοαξονική καταπόνηση, επαληθεύοντας τον θεωρητικό σχεδιασμό. Η εργασία συμβάλλει στην πρόοδο της γνώσης γύρω από τα Μηχανικά Μεταϋλικά με σύζευξη Θλιπτικών-Στρεπτικών παραμορφώσεων και αναδεικνύει τις προοπτικές τους για εφαρμογές σε τομείς όπως η αεροδιαστημική, η ρομποτική, τα συστήματα απορρόφησης ενέργειας και η ανάπτυξη υλικών υψηλής απόδοσης. Ιδιαίτερη πρωτοτυπία της εργασίας αποτελεί η ανάπτυξη ενός νέου και καινοτόμου Μεταϋλικού με δυνατότητα σύζευξης Θλιπτικής-Στρεπτικής παραμόρφωσης, το όποιο εμφάνισε πολύ μεγάλη δυσκαμψία με αποτέλεσμα να μην εμφανίζει λυγισμό. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια των πειραματικών δοκιμών παρατηρήθηκε ότι οι δομές παρουσίασαν έντονη πλαστική παραμόρφωση, γεγονός που τους επέτρεψε να απορροφούν μεγάλη μηχανική ενέργεια σε όλη τη διάρκεια της καταπόνησής τους, χωρίς να επανέρχονται πλήρως στην αρχική τους μορφή. Η συμπεριφορά αυτή παραπέμπει στον τρόπο λειτουργίας των αποσβεστήρων, γεγονός που τις καθιστά κατάλληλες για εφαρμογές απόσβεσης κραδασμών και απορρόφησης κρουστικής ενέργειας.el
dc.description.abstracttranslatedThis Diploma Thesis deals with the development and investigation of an innovative Metamaterial that exhibits the property of converting uniaxial compressive loading into torsional deformation. The objective is the identification, design, analysis, study, and fabrication through 3D Printing of microstructures with a geometry capable of demonstrating the coupling of compression and torsion. More specifically, the Metamaterial consists of a periodic arrangement of identical unit cells, each comprising a specific lattice-type microstructure. The work is structured into seven (7) chapters: Chapter 1 presents the technology of 3D Printing, its historical evolution, and its various categories. Chapter 2 analyzes the concept of Metamaterials, their main classifications, with emphasis on Mechanical Metamaterials, which constitute the core of this study. Chapter 3 examines the mechanical behavior of polymeric materials, as well as environmental issues associated with their production and use. Chapter 4 introduces CAD–CAE–CAM systems and their role in design and mechanical analysis. Chapter 5 describes the design, numerical simulations, and 3D printing of the proposed microstructures. Chapter 6 presents the experimental results obtained from testing the printed structures, accompanied by relevant diagrams and failure snapshots. Chapter 7 discusses the conclusions and outcomes derived from the numerical simulations and experimental setups, along with summary tables and diagrams, aiming at a comprehensive understanding of the results. The findings of the research confirm that the structures developed in this Diploma Thesis are capable of converting compressive deformation into torsional deformation under uniaxial loading, thereby validating the theoretical design. This work contributes to the advancement of knowledge in the field of Mechanical Metamaterials with compression–torsion coupling and highlights their potential applications in areas such as aerospace, robotics, energy absorption systems, and the development of high-performance materials. A particular novelty of this work lies in the development of a new and innovative Metamaterial with the capability of compression–torsion coupling, which exhibited very high stiffness, resulting in the absence of buckling. Furthermore, during the experimental tests, the structures demonstrated pronounced plastic deformation, enabling them to absorb substantial mechanical energy throughout the entire loading process without fully recovering their initial form. This behavior resembles the functioning of dampers, making them suitable for applications involving vibration damping and impact energy absorption.el
dc.format.extent157el
dc.identifier.urihttps://amitos.library.uop.gr/xmlui/handle/123456789/9204
dc.language.isoelel
dc.publisherΠανεπιστήμιο Πελοποννήσουel
dc.rightsΑναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/*
dc.subjectΕΙΣΑΓΩΓΗel
dc.subjectΚΕΦ.1: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗΣ ΕΚΤΥΠΩΣΗΣel
dc.subjectΚΕΦ.2: ΜΕΤΑΫΛΙΚΑel
dc.subjectΚΕΦ.3: ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΥΛΙΚΑel
dc.subjectΚΕΦ.4: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ CAD – CAM – CAEel
dc.subjectΚΕΦ.5: ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΜΕΤΑΫΛΙΚΟΥel
dc.subjectΚΕΦ.6: ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑel
dc.subjectΚΕΦ.7: ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑel
dc.subjectΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑel
dc.subject.keywordΤρισδιάστατη Εκτύπωσηel
dc.subject.keywordΜεταϋλικάel
dc.subject.keywordΜηχανικά Μεταϋλικάel
dc.subject.keywordΠολυμερή Υλικάel
dc.subject.keywordΜικροδομές Δικτυωτού Πλέγματοςel
dc.subject.keywordΣύζευξη Θλιπτικών-Στρεπτικών παραμορφώσεωνel
dc.subject.keywordΑριθμητικές Προσομοιώσειςel
dc.subject.keywordΠείραμαel
dc.titleΑνάπτυξη δομών τρισδιάστατης εκτύπωσης με συμπεριφορά σύζευξης αξονικών και στρεπτικών παραμορφώσεωνel
dc.title.alternativeDevelopment of 3D printed structures with axial and torsional strain coupling behaviorel
dc.typeΜεταπτυχιακή διπλωματική εργασίαel

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΟΣΤΡΑΛΗΣ ΑΛΕΞΙΟΣ.pdf
Size:
10.19 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Download

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
license.txt
Size:
933 B
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description:
Download

Collections

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών (Μ. Δ. Ε.)