Eklemeli İmalat ile Üretilen Dağıtıcı Elastik Metamalzemelerin Karakterizasyonu

Araştırmam, aktif olarak üretilen polimerlerin viskoelastik özelliklerini karakterize etmeyi ve elastik metamalzemelerin dinamikleri üzerindeki etkisini incelemeyi amaçlamaktadır. Bu özelliklerin, kesin karakterizasyon ve potansiyel modifikasyonları içerebilecek operasyonel frekanslarda dalga aşınmasını nasıl çıkarabileceğini anlamaya çalışıyorum. Polimer karakterizasyonu, malzeme bilimi, radyoloji, özel kurulumlar ve eğitim konularında uzmanlık gerektirir ve bunlar genellikle metamalzemelerdeki araştırmacılar için eksiktir.

Benzer şekilde, dalga zayıflaması ve metamalzemelerin ultrasonik analizi, kimya mühendislerine aşina olmayan teknikleri içerir. Sonuç olarak, bu iki alanı birleştirmek önemli deneysel zorluklar doğurmaktadır. Polimerlerdeki viskoelastisite karmaşık bir olgudur ve özellikle eklemeli olarak üretilen polimerler için ultrasonik frekanslarda depolama ve kayıp modülleri için sınırlı veri vardır.

Amaç, malzeme özelliklerini metamalzemelerin yapı güdümlü dinamikleri ile ilişkilendirmek ve böylece hedeflenen çalışma frekansları için sağlam ve güvenilir bir tasarım sağlamaktır. Protokolümüz, skolastik özelliklerimizin polimer metamalzemelerinin dinamiklerini nasıl etkilediğine dair anlayışımızı geliştirmek için üretim, kimyasal, ultrasonik ve kimyasal testleri sayısal analizle birleştirir. Bu bilgi, akustik saatleme, dalga yönlendirme, enerji hasadı ve etkili dalga kontrolü gerektiren diğer alanlardaki uygulamalar için metamalzeme tasarımını geliştirecektir.

Gelecekteki faaliyetlerimiz, farklı 3D baskı parametrelerinin nihai parçaların viskoelastik özelliklerini nasıl etkilediğini analiz etmeye odaklanacaktır. Ayrıca, polimer metamalzemelerinin dinamik davranışını etkilemek için bu özellikleri değiştirmek için mekanizmaları keşfetmek. Akustik ve ultrasonik uygulamalar için karmaşık geometrilerde viskoelastik davranışı simüle etmek için daha doğru ve verimli modeller oluşturmayı amaçlıyoruz.

Başlamak için, burada gösterilen tabloda verilen boyutlara göre küboidal test numuneleri üretin. Test sıcaklık aralığını tanımlayın, malzemelerden kaçının ve çok altında kalın, erime sıcaklığı. Dakikada bir ila üç santigrat derece arasında bir ısıtma hızı seçin.

En iyi sonuçlar için en düşük gerinim değerini seçin. Frekans taraması ve ısıtma hızı için parametreleri ayarlayın. Kalibrasyon için tek konsol test konfigürasyonunu kullanın.

Doğruluğu sağlamak için kalibrasyon işlemini başlatın. Numuneyi sıkıştırmak için, park modu etkinleştirildiğinde sabit ve ayarlanabilir kelepçelerin vidalarını gevşetin. Test örneğini bir taraftan kaydırın ve kelepçelerin dişlerine koyun.

Ardından ayarlanabilir kelepçeleri ve ardından sabit kelepçeleri sıkın. Fırını yeniden kurmak için test konfigürasyonunun üzerine yerleştirin ve başlangıç sıcaklığını manuel olarak girin. İstenilen sıcaklığa ulaştıktan sonra en az üç dakika bekleyin.

Şimdi ölçümlere başlayın. Ölçümler tamamlandığında ve fırın sıcaklığı ortama döndüğünde, fırını ve numuneyi çıkarın, ardından verileri dışa aktarın ve referans sıcaklıkta bir ana eğri elde etmek için uygun kaydırma faktörlerini kullanarak eğrileri bir referans sıcaklığa kaydırın. Yeni bir model oluşturmak için model sihirbazını kullanarak başlayın.

3B uzay ölçümlendirmesini seçin ve katı mekanik etüdü ekleyin. Ardından iletim analizi için frekans alanı etüdünü seçin. Genel tanımlar sekmesi altında, ilgili parametreleri tanımlayın ve bunlara değerler atayın.

Mevcut araçları kullanarak bir metamalzeme modelinin geometrisini oluşturun. Şimdi tanımlar sekmesine erişmek için bileşenlere sağ tıklayın, ardından probları seçin ve sınır probunu seçin. İletim kaybının hesaplanacağı bu sınır probuna model üzerinde bir sınır atayın.

Mükemmel eşleşen bir katman veya PML tanımlamak için, tanımlar sekmesine sağ tıklayın ve PML özelliklerini metamalzeme geometrisini çevreleyen geometrik bloklara atayın. Periyodiklik yönüne dik yüzlerde periyodik sınır koşulları uygulayın ve süreklilik özelliğini etkinleştirin. Ardından malzemeler sekmesine sağ tıklayın ve geometriye malzeme özellikleri atamak için kütüphaneden malzemeleri ekleyin.

Bileşen sekmesi altında, doğrusal elastik malzemeler sekmesine sağ tıklayın ve viskoelastisite malzeme modelini seçin. DMA sonuçlarına dayalı olarak hesaplamadan elde edilen sapma tensörü girin. Ardından, öngörülen yer değiştirme sekmesine sağ tıklayın ve grafik penceresinden dinamik olarak uyarılacak modelin bir bölümünü seçin.

Bir piezo elemanının beklenen konumunda düzlem dışı yer değiştirmenin genliğini atayın. Ardından analiz edilen model için uygun bir ağ oluşturun. Şimdi açılır menüden uygun bir kaydırma işlevi seçin.

Kullanılacak DMA sonuçlarında sıcaklık etkileri zaten dikkate alınmışsa hiçbiri'ni seçin. Uygun bir viskoelastik model seçin ve hesaplamalara dayalı olarak sapma tensörü için değerleri girin. Çalışma kitaplığından çalışma ekle seçeneğini seçin, frekans alanını seçin ve hedef frekans aralığını girin.

Ardından etüdü hesaplamak için hesaplama düğmesine basın. Şimdi, sonuçlar sekmesine sağ tıklayın ve 1B çizim grubu işlevini seçin. Oluşturulan 1B çizim grubuna sağ tıklayın ve seçeneklerden global'i seçin.

Ayarlar penceresinin Y ekseni veri sekmesinde, iletim kaybı için matematiksel ifadeyi girin ve verileri çizin. İletim hesaplamaları için sayısal sonuçlar, frekans aralığında gözlemlenen bir frekans bandı aralığını temsil eden 20 desibeli aşan iletim seviyesinde bir düşüş gösterdi. Başlamak için, operasyonel bir frekans aralığı için sayısal tahminlere dayalı olarak uygun bir uyarma kaynağı seçin.

Lazer sinyali algılamasını iyileştirmek için amaçlanan sinyal alma noktasında test numunesine yansıtıcı bant uygulayın. Yansıtıcı banda doğru yönlendirmek için LDV lazerin konumunu ve açısını ayarlayın. Bir bilgisayarı bir sinyal üretecine bağlayın, ardından bir elektrik devresi oluşturmak için bir piezoya bağlı bir amplifikatör bağlayın.

Uygun bir bağlantı kurulduktan sonra teste başlayın. Sinyal üretimi ve alımı için iki ayrı proje oluşturmak için, bir jeneratör ve bir sayısallaştırıcı için başlangıç yöneticisi iletişim kutusundan uygun donanımı seçin. Giriş modu sekmesinde işlemi başlatmak ve bir kayıt modu seçmek için başlat'a tıklayın.

Mem boyutu gibi parametrelerin ayarlanmasına izin veren standart tekli modu önceden seçin. Ardından saat sekmesi altında istediğiniz örnekleme hızını ayarlayın. Tetikleyici sekmesi altında tetikleme modunu yapılandırın.

Tek çekim kaydını başlatmak için sağdaki hareketli yeşil ok düğmesini tıklayın. Bittiğinde, durdur düğmesini kullanarak kaydı sonlandırın. İşaret dalgaları veya dikdörtgen darbeler gibi basit uyarma işlevleri oluşturmak için ölçüm yazılımının kolay oluşturucu seçeneğini kullanın.

Alternatif olarak, yeni sekmeye gidin. Sinyal hesaplamalarını seçin ve fonksiyon üreteci seçeneğini seçin. Sinyalin uzunluğunu tanımlayın ve sinyali başlatın.

Sinyal üzerinde hızlı furier dönüşümü gerçekleştirmek için, giriş kanalları altında sinyal hesaplamalarını seçin ve FFT'yi seçin. FFT hesaplaması için uygun bir pencere işlevi seçin. Teste başlamadan önce LDV lazeri titreşim kaynağına doğrultun.

Düzgün çalıştığından emin olmak için yapılandırmayı incelemek için bir sinyal gönderin ve FFT'yi hesaplayın. Ölçüm yazılımının başka bir penceresinde, alınan sinyali gözlemleyin. Deneye devam etmeden önce FFT sonuçlarını her iki pencerede de eşleştirin.

Deneyi başlatmak için, LDV lazeri metamateryal numunesi üzerinde istenen alım noktasına doğrultun. Pitch catch iletim testi, frekans bandı aralığını gösteren frekans aralığında bir sinyal düşüşü ortaya çıkardı.