UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO · compared to the conventional structures with...
Transcript of UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO · compared to the conventional structures with...
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Mitja ZBIČAJNIK
DEFORMACIJA AVKSETIČNIH STRUKTUR PRI UPOGIBNI OBREMENITVI
Diplomsko delo
univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje
Strojništvo
Maribor, september 2018
DEFORMACIJA AVKSETIČNIH STRUKTUR PRI UPOGIBNI
OBREMENITVI
Diplomsko delo
Študent(ka): Mitja ZBIČAJNIK
Študijski program: univerzitetni študijski program 1. stopnje Strojništvo
Smer: Konstrukterstvo
Mentor: red. prof. dr. Matej VESENJAK
Somentor: asist. Nejc NOVAK
Maribor, september 2018
II
I Z J A V A
Podpisani ______________________________ izjavljam, da:
je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,
predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli
izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,
so rezultati korektno navedeni,
nisem kršil-a avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,
soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter
Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in
elektronske verzije zaključnega dela.
Maribor,_____________________ Podpis: ________________________
III
ZAHVALA
Zahvaljujem se za vodenje, strokovno pomoč in
nasvete pri opravljanju diplomskega dela mentorju
red. prof. dr. Mateju Vesenjaku in somentorju asist.
Nejcu Novaku.
Posebna zahvala gre moji punci Raheli za podporo,
vzpodbudo in razumevanje. Zahvaljujem se tudi
svojim staršem, ki so me podpirali in mi omogočili
študij.
IV
DEFORMACIJA AVKSETIČNIH STRUKTUR PRI UPOGIBNI
OBREMENITVI
Ključne besede: avksetične strukture, celični materiali, negativno Poissonovo razmerje,
Abaqus CAE, numerične simulacije, metoda končnih elementov
UDK: 621.778.23(043.2)
POVZETEK
V diplomskem delu se poglobimo v področje avksetičnih celičnih materialov. Opisane so
lastnosti avksetičnih celičnih struktur, deformacije pri osni obremenitvi in pri upogibni
obremenitvi. Navedenih in opisanih je več vrst avksetičnih struktur. Namen naloge je
ugotoviti deformiranje avksetičnih struktur pri upogibni obremenitvi v primerjavi s
konvencionalnimi strukturami, ki izkazujejo pozitivno Poissonovo razmerje. V ta namen smo
pripravili modele treh avksetičnih struktur: vbočeno satovje, kiralno strukturo in strukturo
manjkajočih reber ter dve konvencionalni geometriji s šestkotno (satovje) in štirikotno
(rešetka) strukturo. Vsem smo določili enake materialne lastnosti in jih v programskem paketu
Abaqus CAE upogibno obremenili ter analizirali po metodi končnih elementov. Določili smo
ustrezno velikost mreže in preverili vpliv anizotropije ter debeline sten na rezultate simulacije.
V rezultatih simulacij smo sledili pomike neobremenjenih delov strukture in jih primerjali
med strukturami. Ugotovili smo, da se avksetične strukture obnašajo drugače od
konvencionalnih, kadar jih upogibno obremenimo. Le-te izkazujejo bolj sinklastično
deformiranje kot konvencionalne strukture in izrazito pokažejo vpliv avksetičnosti na
deformiranje pri upogibni obremenitvi.
V
DEFORMATION OF AUXETIC STRUCTURES UNDER BENDING
LOAD
Key words: auxetic structures, cellular materials, negative Poisson’s ratio, Abaqus CAE,
numerical simulations, finite element method
UDK: 621.778.23(043.2)
ABSTRACT
In the diploma work, we focus on the field of auxetic cellular materials. Properties of the
auxetic cell structures and the deformation mechanisms under axial load, as well as under
bending load are described. Several types of auxetic structures are presented. The purpose of
this assignment is to determine the deformation of the auxetic structures under bending load,
compared to the conventional structures with positive Poisson's ratio. To this end, we
prepared models of three auxetic structures: auxetic honeycombs, chiral structure and
missing rib structure, as well as two conventional geometries with hexagonal (honeycomb)
and square (grid) structure. We defined the same material properties for each of them and
subjected them to bending load. Simulations are performed and analysed in software package
Abaqus CAE, based on the finite elements method. We determined the suitable size of the
mesh of finite elements, and observed the influence of anisotropy and wall thickness on the
simulation results. We focused on the displacement of the unloaded corners of the structure
and we compared different structures. We have found that auxetic structures behave
differently from the conventional, when structures are exposed to bending load. The former
express more synclastic deformation than conventional structures and show the influence of
the auxetic properties on deformation under bending load.
VI
KAZALO VSEBINE
1 UVOD ............................................................................................................. 1
1.1 Opredelitev obravnavanega problema ................................................. 2
1.2 Cilji in teze ............................................................................................... 2
1.3 Struktura diplomskega dela .................................................................. 2
2 AVKSETIČNE CELIČNE STRUKTURE ................................................. 4
2.1 Mehanizem deformiranja pri enoosni obremenitvi ............................ 4
2.2 Mehanizem deformiranja pri upogibni obremenitvi .......................... 5
2.3 Lastnosti avksetičnih struktur ............................................................... 6
2.4 Uporaba avksetičnih struktur ............................................................... 7
2.5 Vrste struktur ......................................................................................... 8
2.5.1 Vbočeno satovje ................................................................................................... 8
2.5.2 Struktura manjkajočih reber ................................................................................. 9
2.5.3 Kiralne strukture ................................................................................................... 9
2.5.4 Tri-dimenzionalne strukture ............................................................................... 10
2.6 Primerjalna analiza odziva pri upogibu ............................................. 10
3 PRIPRAVA NUMERIČNIH MODELOV ............................................... 13
3.1 Modeliranje struktur ............................................................................ 13
3.1.1 Neavksetična struktura – satovje ........................................................................ 13
3.1.2 Neavksetična struktura – rešetka ........................................................................ 13
3.1.3 Avksetična struktura – vbočeno satovje ............................................................. 14
3.1.4 Avksetična struktura – kiralna struktura ............................................................. 14
3.1.5 Avksetična struktura – struktura manjkajočih reber ........................................... 15
3.2 Določitev materiala ............................................................................... 16
3.3 Mreženje strukture ............................................................................... 16
3.4 Robni pogoji .......................................................................................... 17
4 IZVEDBA RAČUNALNIŠKIH SIMULACIJ ......................................... 18
4.1 Konvergenca pomikov in primerno mreženje modela ...................... 18
4.2 Korak simulacije in pogoj nelinearne geometrije ............................. 19
4.3 Povečanje modelov in poenotenje števila celic ................................... 19
5 REZULTATI SIMULACIJ IN DISKUSIJA............................................ 21
VII
5.1 Primerjava pomikov neobremenjenih vogalov .................................. 21
5.1.1 Običajni strukturi satovje in rešetka ................................................................... 21
5.1.2 Avksetične strukture – vbočeno satovje, kiralna struktura in struktura
manjkajočih reber……………………………………………..……………………………………………………………23
5.2 Primerjava rezultatov .......................................................................... 25
5.3 Vpliv debeline medceličnih povezav in anizotropnosti struktur ...... 26
6 ZAKLJUČEK .............................................................................................. 28
7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV ...................................................... 29
VIII
KAZALO SLIK
Slika 2.1: Materiali s pozitivnim Poissonovim razmerjem pri natezni (levo) in tlačni (desno)
obremenitvi ................................................................................................................................. 5
Slika 2.2: Avksetični materiali pri natezni (levo) in tlačni (desno) obremenitvi ....................... 5
Slika 2.3: Konvencionalni material (levo) in avksetični (desno) pri upogibni obremenitvi ...... 6
Slika 2.4: »Kopičenje« avksetičnega materiala (levo) ob udarcu krogle in »bežanje«
običajnega materiala (desno) [6] ................................................................................................ 7
Slika 2.5: Podplat športnega čevlja iz avksetične strukture zagotavlja boljšo stabilnost [11] ... 7
Slika 2.6: Struktura vbočenega satovja v nedeformirani (levo) in deformirani (desno) obliki
pri natezni obremenitvi [3] ......................................................................................................... 8
Slika 2.7: Nedeformirana struktura manjkajočih reber (levo) in deformirana struktura
manjkajočih reber (desno) [3]..................................................................................................... 9
Slika 2.8: Šest kiralna struktura nedeformirana (levo) in deformirana (desno)[3]. .................. 10
Slika 2.9: Primer tridimenzionalne avksetične strukture, ki je sestavljena iz zvezdastih
elementov ................................................................................................................................. 10
Slika 2.10: Prikazana geometrija posamezne celice v strukturi avksetično satovje ................. 11
Slika 2.11: Geometrija posamezne celice v kiralni strukturi (levo) in strukturi manjkajočih
reber (desno) ............................................................................................................................. 11
Slika 2.12: Geometrija dveh konvencionalnih struktur. satovje (levo) in rešetka (desno) ....... 11
Slika 2.13: Anti-sinklastično deformiranje konvencionalne strukture (levo) ter sinkastično
deformiranje avksetične strukture (desno) [1] .......................................................................... 12
Slika 3.1: Model strukture satovje ............................................................................................ 13
Slika 3.2: Model rešetkaste strukture ....................................................................................... 14
Slika 3.3: Model strukture vbočeno satovje ............................................................................. 14
Slika 3.4: Model kiralne strukture ............................................................................................ 14
Slika 3.5: Model strukture Manjkajoča rebra ........................................................................... 15
Slika 3.6: Diskretizacija strukture z različno velikimi končnimi elementi............................... 16
Slika 3.7: Robni pogoji na primeru strukture satovje. Definirani pomiki na skrajnih točkah
(točka 1, točka 2) modela, ter onemogočeni pomiki in rotacije na sredini (točka 5). .............. 17
Slika 4.1: Konvergenca mreže na strukturi satovje .................................................................. 18
Slika 4.2: Prvotno uporabljen model. Število celic: 9 x 4 ........................................................ 20
Slika 5.1: Deformirana struktura satovje .................................................................................. 21
IX
Slika 5.2: Deformirana struktura rešetka .................................................................................. 21
Slika 5.3: Normirani pomiki točke 3 in 4 ................................................................................ 22
Slika 5.4: Deformiranje strukture vbočeno satovje .................................................................. 23
Slika 5.5: Deformiranje kiralne strukture ................................................................................. 23
Slika 5.6: Deformiranje strukture manjkajočih reber ............................................................... 23
Slika 5.7: Normirani pomiki točk 3 in 4 na avksetičnih strukturah .......................................... 24
Slika 5.8: Primerjava normiranih pomikov točk 3 in 4 vseh struktur (glej legendo) ............... 25
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
1
1 UVOD
Razvoj in napredek tehnike je bil skozi celotno zgodovino tesno prepleten s preučevanjem
različnih materialov in njihovih lastnosti. Že od samega začetka je znanje na področju
materialov bistvenega pomena. Boljši materiali za orodje in orožje so omogočili človeštvu, da
se je širilo po svetu, različnim civilizacijam pa je to pomenilo prednost in moč, da zavzamejo
in pokorijo tuje dežele. Napredek v pridobivanju, oblikovanju ter predelovanju materialov,
kot sta na jeklo in aluminij, pa še danes bistveno oblikuje našo družbo. Posamezni materiali so
bili v zgodovini razvoja človeštva tako ključnega pomena, da smo po njih celo poimenovali
posamezna zgodovinska obdobja. Kamen, baker, bron, zlato ter srebro je le nekaj materialov,
ki so jih začeli preoblikovati v najstarejših obdobjih. Šele kasneje se je množično začelo
uporabljati železo, ki je zaradi svojih mehanskih lastnosti še danes ena izmed najpomembnejši
kovin [2]. Železo z dodanim ogljikom tvori ogljikova jekla, ki močno povečajo pomembno
lastnost jekla; trdnost. Vendar pa je železo ne porozno, kar pomeni, da ima relativno veliko
gostoto, zato se je pojavilo težnja po lažjih materialih. S tem se je povečalo povpraševanje
predvsem po aluminiju in poroznih materialih, kar je privedlo do raziskovanja novih
materialov.
Danes izziv predstavljajo predvsem celični materiali z eno ali več edinstvenimi lastnostmi,
saj s tem omogočajo uporabo na najrazličnejših področjih. Od dobro poznanih in globalno
razširjenih materialov, se tako pozornost sedaj seli na manj znane, nekonvencionalne
materiale. Le-ti so nastali predvsem kot odgovor na zahtevo po vedno boljših, lažjih
odpornejših in hkrati cenejših materialih. V avtomobilski, ladjedelniški, letalski in tudi športni
industriji so celični materiali že uveljavljeni. Na splošno so ti materiali lahke strukture z
manjšo gostoto, bolj vzdržljivi pri dinamičnih obremenitvah, boljši toplotni in zvočni
izolatorji in boljše absorbirajo mehansko energijo, v primerjavi z navadnimi, polnimi
materiali [1]. Vrsta celičnih materialov, ki so še vedno relativno neraziskani, so avksetični
materiali, katerih glavna lastnost je, da izkazujejo negativno Poissonovo razmerje. To pomeni,
da se material ob vzdolžnem raztezanju širi po preseku, obratno pa se pri vzdolžnem stiskanju
presek oži. Prav ta lastnost pa bi se lahko tekom nadaljnjih raziskav izkazala kot ključna za
aplikacijo avksetičnih materialov v mnogih vejah industrije.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
2
1.1 Opredelitev obravnavanega problema
Strukture iz konvencionalnih materialov se pri upogibni obremenitvi navadno upognejo v
obliki sedla [1]. Avksetične strukture pa se zaradi negativnega strukturnega Poissonovega
razmerja upognejo sinklastično, v kupolasto obliko [1]. Strukture bomo upogibno obremenili
in preučili deformiranje konvencionalnih in avksetičnih struktur.
1.2 Cilji in teze
Namen diplomskega dela je določitev in opis mehanizma deformacije različnih geometrij in
vrst avksetičnih struktur pri upogibni obremenitvi, s pomočjo računalniških simulacij. Ob tem
pa želimo doseči zastavljene cilje:
- čim natančneje opisati deformacije različnih avksetičnih struktur pri upogibni
obremenitvi,
- analizirati rezultate simulacij in jih primerjati z rezultati konvencionalnih struktur.
Teze, ki jih bomo skušali dokazati:
- avksetične strukture se pri upogibni obremenitvi upognejo sinklastično,
- spremembe geometrijskih parametrov modela pomembno vplivajo na izkazovanje
avksetičnosti pri upogibu.
1.3 Struktura diplomskega dela
Diplomsko naloga je razdeljena na sedem poglavij, v katerih bomo povzeli že znano s
področja avksetičnih celičnih materialov, prikazali bomo potek modeliranja in izvedbe
računalniških simulacij ter predstavili rezultate in jih komentirali.
V prvem poglavju je predstavljena zgodovina na splošno o materialih in uvod v avksetične
celične materiale. Opisana je struktura, cilji, teze in opredelitev same diplomske naloge.
V drugem poglavju je povzeto področje celičnih avksetičnih materialov, mehanizem
deformiranja pri enoosni obremenitvi in pri upogibni obremenitvi. Našteta so področja, kjer se
te strukture uporabljajo in vrste avksetičnih struktur. Opisane so uporabljene strukture,
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
3
njihova geometrija in vpliv parametrov, kot so: debelina sten, velikost strukture, mesto
obremenitve.
V tretjem poglavju je predstavljena priprava numeričnih modelov. Prikazano je modeliranje
struktur, definiranje materialnih lastnosti, mreženje in robnih pogojev.
Četrto poglavje zajema izvedbo računalniških simulacij po metodi končnih elementov.
Izvedena je konvergenca pomikov in izbrana primerna mreža modela, določeni so tudi ostali
parametri simulacije.
V petem poglavju so predstavljeni rezultati izvedenih simulacij in diskusija le-teh. Rezultati
so predstavljeni v primerjalni tabeli, kjer so primerjani pomiki vseh petih struktur.
V šestem poglavju je povzeto celotno delo v zaključku, sledijo pa mu še viri v sedmem
poglavju.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
4
2 AVKSETIČNE CELIČNE STRUKTURE
V tem poglavju bomo podrobneje pregledali področje avksetičnih struktur. Posebno pozornost
bomo namenili povezavi med avksetičnostjo in strukturnim Poissonovim razmerjem. Opisali
bomo lastnosti takšnih struktur, njihove prednosti oziroma slabosti, v primerjavi s
konvencionalnimi strukturami, ter možnost njihove aplikacije v različnih industrijah. Opisali
bomo nekaj različnih geometrij in mehanizem deformiranja, ki privede do avksetičnosti
strukture.
Avksetični materiali so vrsta nekonvencionalnih materialov, ki izkazujejo negativno
Poissonovo razmerje. Takšni materiali so med nami že od nekdaj, vendar pa so bili prvič
podrobneje predstavljeni šele leta 1987 [3]. Beseda »avksetičnost«, ki izhaja iz grške besede
»auxetos« (nekaj, kar se veča), pa je bila prvič uporabljena leta 1991 [4]. Nekaj takšnih
materialov, ki se na prvi pogled obnašajo neobičajno, najdemo tudi v naravi, npr. živalska
tkiva, minerali [1].
2.1 Mehanizem deformiranja pri enoosni obremenitvi
Običajni strukture imajo navadno pozitivno Poissonovo razmerje, kar pomeni, da se pri
enoosni obremenitvi v prečni smeri ožijo, pri avksetičnih strukturah pa se prečni prerez pri
natezni obremenitvi poveča. To je opisano z enačbo, ki opisuje razmerje med prečno
deformacijo in vzdolžno deformacijo:
ν = −𝜀𝑦
𝜀𝑥 (2.1)
Kjer je:
𝜈 -Poissonovo razmerje
𝜀𝑦 -specifična deformacija v y (prečni) smeri
𝜀𝑥 -specifična deformacija v x (vzdolžni) smeri
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
5
Slika 2.1: Materiali s pozitivnim Poissonovim razmerjem pri natezni (levo) in tlačni (desno)
obremenitvi
Slika 2.2: Avksetični materiali pri natezni (levo) in tlačni (desno) obremenitvi
Zgoraj (slika 2.1, slika 2.2) je prikazano deformiranje običajnega materiala in avksetičnega.
Slika 2.2 prikazuje deformacije avksetičnega materiala pri osni obremenitvi. Ti se pri
nateznem obremenjevanju v prečni smeri razširijo, oziroma se jim poveča volumen. Obratno
pa se obnaša takšen material pri tlačnem obremenjevanju. Pri tlačni obremenitvi se jim prečni
presek oži, zaradi česar se njihov volumen zmanjša.
2.2 Mehanizem deformiranja pri upogibni obremenitvi
Glavno lastnost avksetičnih materialov smo že omenili, ni pa to edina pomembna lastnost.
Avksetični materiali imajo tudi nekatere druge prednosti pred materiali s pozitivnim
Poissonovim količnikom. Le-ti se namreč odzovejo drugače pri upogibnih obremenitvah. Pri
upogibu se te strukture deformirajo sinklastično (v obliki kupole), v nasprotju s preostalimi
strukturami, ki se deformirajo anti-sinklastično (sedlasta oblika) (slika 2.3). To omogoča
vgradnjo tam, kjer je potrebna kupolasta oblika, brez, da bi material izrazito prednapeli ali
pretirano obdelovali. Primer takšne uporabe je v letalski industriji, pri gradnji nosu in kril letal
[1].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
6
Slika 2.3: Konvencionalni material (levo) in avksetični (desno) pri upogibni obremenitvi
2.3 Lastnosti avksetičnih struktur
Iz klasične elastične teorije vemo, da je Poissonovo razmerje pomembno in se nanj navezuje
več lastnosti. Enačba za strižni modul G:
𝐺 = 𝐸
2(1+𝜈) (2.2)
Kjer je:
G [N/mm2] -strižni modul
E[N/mm2] -elastični modul
𝜈 -Poissonovo razmerje
Vidno je, da se s približevanjem Poissonovega razmerja (𝜈) mejni vrednosti -1, vrednost
strižnega modula približuje neskončnosti, kar bi pomenilo, da ima takšno telo neskončno
visoko strižno togost [1].
Posledično imajo takšni materiali boljšo sposobnost absorpcije mehanske energije, v
primerjavi z običajnimi. Pri slednjih se material ob udarcih »umika« vstran od mesta udarca,
medtem pa se pri avksetičnih material na mestu udarca »kopiči«. Na tem mestu ima material
večjo »lokalno gostoto«, kar povečuje togost [6].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
7
Slika 2.4: »Kopičenje« avksetičnega materiala (levo) ob udarcu krogle in »bežanje«
običajnega materiala (desno) [6]
2.4 Uporaba avksetičnih struktur
Pomembna prednost, ki se izrablja predvsem v vojaški industriji, je možnost absorpcije
mehanske energije pri izdelavi neprebojnih jopičev, čelad in oklepnih vozil. Vse to je seveda
uporabno tudi v avtomobilski industriji, kjer bi lahko te strukture uporabili v odbijačih,
absorberjih deformacijske energije ter dušilcih zvoka in vibracij.
V tekstilni industriji so ti materiali že tudi precej uveljavljeni. Uporabljajo se v podplatih
čevljev (slika 2.5) ter v raznih funkcionalnih tekstilih [3].
Slika 2.5: Podplat športnega čevlja iz avksetične strukture zagotavlja boljšo stabilnost [11]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
8
2.5 Vrste struktur
Najpogosteje se v raziskavah in eksperimentih pojavljajo 2D strukture. Geometrija celične
strukture pomembno vpliva na izkazovanje avksetičnega obnašanja. Ob zunanji obremenitvi
strukture se medcelične povezave v strukturi začnejo pomikati tako, da se dimenzije strukture
v globalnem smislu začnejo povečevati oziroma manjšati. Negativno Poissonovo razmerje je
tako posledica različnih geometrij celic strukture.
2.5.1 Vbočeno satovje
Vbočeno satovje je struktura, ki ima obliko satovja, vendar z vbočenima dvema nasprotnima
vogaloma šest kotnika (slika 2.6), kar je odločilnega pomena.
Slika 2.6: Struktura vbočenega satovja v nedeformirani (levo) in deformirani (desno) obliki
pri natezni obremenitvi [3]
Mehanizem deformacije je v tem primeru posledica premikanja stranic satovja, ki ob natezni
obremenitvi prečne stranice potisne navzven. Takšna struktura se zato obnaša avksetično,
Poissonovo razmerje pa je odvisno od same geometrije celic. Na splošno takšne strukture
izkazujejo Poissonovo razmerje do -0,5.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
9
2.5.2 Struktura manjkajočih reber
Struktura manjkajočih reber je izpeljana iz preproste rešetkaste strukture, kjer odstranimo
nekaj medceličnih povezav. To privede do učinka avksetičnosti in izkazuje Poissonovo število
okoli -0,6 [3]. Spodaj (slika 2.7) je jasno prikazan mehanizem deformacije takšne strukture.
Slika 2.7: Nedeformirana struktura manjkajočih reber (levo) in deformirana struktura
manjkajočih reber (desno) [3]
2.5.3 Kiralne strukture
Kiralne strukture so sestavljene iz dveh elementov – cilindrov in ligamentov. Ligamenti
povezujejo cilindre tako, da so naviti okoli njih (slika 2.8). Ko se pojavi sila, se začnejo
ligamenti navijati oziroma odvijati okoli teh cilindrov, odvisno od sile. Zanimivost kiralnih
struktur je, da lahko z nekaterimi dosežemo Poissonovo razmerje tudi do -1. Poznamo več
kiralnih struktur, ki se razlikujejo po številu medceličnih povezav, ki povezujejo med sabo
cilindre. Spodaj (slika 2.8) je šest kiralna struktura, ki ima okoli vsakega cilindra navitih šest
ligamentov. Takšna struktura izkazuje Poissonovo razmerje okoli -1 [3].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
10
Slika 2.8: Šest kiralna struktura nedeformirana (levo) in deformirana (desno)[3].
2.5.4 Tri-dimenzionalne strukture
Obstajajo seveda tudi strukture, ki niso povlečene iz 2D strukture v normalni smeri, ampak so
tridimenzionalne celične avksetične strukture. To so predvsem pene iz različnih polimerov, ali
pa strukture proizvedene z dodajalnimi tehnologijami. Poissonovo razmerje takšnih struktur
pa je zelo nizko, tudi do -12 v eni posamezni smeri [3].
Slika 2.9: Primer tridimenzionalne avksetične strukture, ki je sestavljena iz zvezdastih
elementov
2.6 Primerjalna analiza odziva pri upogibu
V diplomski nalogi je obravnavanih pet različnih struktur. V nalogo smo zajeli tri avksetične
strukture: avksetično satovje, kiralno strukturo in strukturo manjkajočih reber. Za primerjavo
smo v nalogi zajeli še dve običajni strukturi: šestkotno strukturo (satovje) in štirikotno
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
11
strukturo (rešetka). Kot smo že omenili, je za izkaz avksetičnosti pomembna geometrija celic
strukture.
Slika 2.10: Prikazana geometrija posamezne celice v strukturi avksetično satovje
Slika 2.11: Geometrija posamezne celice v kiralni strukturi (levo) in strukturi manjkajočih
reber (desno)
Slika 2.12: Geometrija dveh konvencionalnih struktur. satovje (levo) in rešetka (desno)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
12
Pri izvajanju simulacij pa smo poleg geometrije pozorni tudi na druge strukturne lastnosti, ki
bi lahko vplivale na končne rezultate. Zanimalo nas je, kako na izkazovanje avksetičnosti
vpliva debelina stene medceličnih povezav. To smo izvedli tako, da smo začetno debelino
stene najprej zmanjšali, nato pa še povečali za 25 %. Izvedli smo simulacije z debelinami sten
0,075 mm, 0,1 mm in 0,125 mm.
Na strukturah smo preverili še anizotropnost struktur tako, da smo jih zavrteli za 90°. To
pomeni, da smo obremenili tudi ostala dva vogala, ter spremljali razlike v sinklastičnem
upogibanju strukture.
Sinklastično upogibanje je zelo dobrodošla lastnost pri aplikacijah, kjer je potrebna kupolasta
oblika. Avksetične strukture lahko upognemo na željeno obliko kupole, brez da bi v samem
materialu ustvarjali nepotrebne napetosti. Če bi želeli upogniti konvencionalni material v
takšno kupolasto obliko, bi material izrazito bolj deformirali, napetosti pa bi se zelo povečale.
Slika 2.13: Sinklastično deformiranje avksetične strukture (levo) in anti-sinklastično
deformiranje konvencionalne strukture (desno) [12]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
13
3 PRIPRAVA NUMERIČNIH MODELOV
V tem poglavju je prikazana priprava modelov, ki je potekala v programskem paketu
ABAQUS CAE, v katerem smo izvedli tudi simulacije po metodi končnih elementov [8].
3.1 Modeliranje struktur
Najprej smo pripravili modele vseh petih struktur v programskem paketu ABAQUS CAE.
Začeli smo z modeliranjem same strukture v 2D modelirniku. Oblikovali smo obliko celic, ki
smo jo nato raztegnili v normalno smer za 0,05 mm, da smo dobili realen 3D model, kateremu
smo lahko pripisali materialne lastnosti. Vse strukture smo oblikovali tako, da so bile
približno enakih zunanjih mer, imajo podobno število celic in enako debelino medceličnih
povezav – 0,1 mm.
3.1.1 Neavksetična struktura – satovje
Slika 3.1: Model strukture satovje
Struktura satovje je struktura s pozitivnim Poissonovim količnikom, sestavljena iz pravilnih
šest-kotnikov v obliki satovja. Satovje sestavlja 17 x 16 celic, velikost celotnega modela pa je
8,6 mm x 8 mm. Debelino medceličnih povezav smo v začetku določili 0,1 mm.
3.1.2 Neavksetična struktura – rešetka
Drugo strukturo smo oblikovali v obliki rešetke. Model je sestavljen iz 18 x 18 celic, ki
skupaj tvorijo strukturo veliko 9 mm x 9 mm.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
14
Slika 3.2: Model rešetkaste strukture
3.1.3 Avksetična struktura – vbočeno satovje
Najbolj pogosto avksetično strukturo sestavlja 17 x 16 celic, ki skupaj merijo 8,6 mm x 8 mm.
Oblike celic so tudi tu šestkotniki, ki pa imajo vbočeni dve nasprotni oglišči.
Slika 3.3: Model strukture vbočeno satovje
3.1.4 Avksetična struktura – kiralna struktura
Kot smo že omenili, je ta struktura sestavljena iz cilindrov ter ligamentov. Strukturo sestavlja
17 x 20 celic ter je velika 8,9 mm x 7,9 mm.
Slika 3.4: Model kiralne strukture
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
15
3.1.5 Avksetična struktura – struktura manjkajočih reber
Strukturo manjkajočih reber sestavlja 16 x 8 celic. Ker je razmerje med višino in širino
približno dva, so zunanje mere modela vseeno primerljive z ostalimi. Struktura manjkajoča
rebra meri 8,7 mm x 7 mm.
Slika 3.5: Model strukture manjkajočih reber
V preglednici 3.1 so zbrani podatki o velikostih struktur. Navedeno je število celic v
posamezni strukturi ter velikost struktur v milimetrih.
Preglednica 3.1: Pregled velikosti struktur ter števila celic
Struktura Število celic Širina [mm] Višina [mm]
satovje 17 x 16 8,6 8
rešetka 18 x 18 9 9
vbočeno satovje 17 x 16 8,6 8
kiralna struktura 17 x 20 8,9 7,9
struktura manjkajočih reber 16 x 8 8,7 7
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
16
3.2 Določitev materiala
Določiti je bilo potrebno še ustrezni materialni model, ki definira lastnosti materiala. Izbrali
smo linearno-elastični materialni model, pripisali smo mu lastnosti aluminijeve zlitine
Al 7075, ki se zaradi svojih mehanskih lastnosti uporablja predvsem v lahki gradnji, letalstvu,
ladjedelski in avtomobilski industriji. Za potrebe simulacij smo definirali ključni lastnosti
materiala: Youngov modul in Poissonovo razmerje materiala.
Preglednica 3.2: Materialni model [13].
Material Youngov modul Poissonovo razmerje
Al 7075 67200 MPa 0,33
3.3 Mreženje strukture
Za diskretizacijo strukture smo uporabili ploskovne končne elemente kvadratne oblike. Pri
mreženju strukture smo uporabili tri velikosti končnih elementov (slika 3.6). Uporabljeni so
bili elementi velikosti 0,05 mm, 0,025 mm in 0,01 mm.
Slika 3.6: Diskretizacija strukture z različno velikimi končnimi elementi
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
17
1
3.4 Robni pogoji
Za vse strukture smo določili enake robne pogoje, kar je ključnega pomena za enostavno
primerjavo pomikov neobremenjenih koncev. Vseh pet struktur smo obremenili na sredini in
obeh koncih diagonale (slika 3.10). Na sredini smo strukturo fiksno vpeli (omejili vse pomike
in rotacije) – točka 5, obremenitvi pa smo definirali s pomikom -4mm v normalni smeri (z-
smeri) – točka 1, točka 2. Izbrali smo pomik -4 mm, ker je najbolj ustrezal velikosti modela.
Pomike smo v nadaljevanju skalirali tako, da so definirani pomiki -1 mm. Tako lahko
strukture med seboj lažje primerjamo in analiziramo rezultate. Pomika točk 3 in 4 nam služita
kot rezultat simulacij.
Slika 3.7: Robni pogoji na primeru strukture satovje. Definirani pomiki na skrajnih točkah
(točka 1, točka 2) modela, ter onemogočeni pomiki in rotacije na sredini (točka 5).
5
2
3
4
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
18
4 IZVEDBA RAČUNALNIŠKIH SIMULACIJ
V četrtem poglavju je predstavljena izvedba simulacij vseh predhodno opisanih struktur,
opisani so vhodni podatki ter njihova vloga v samih preračunih. Podani so razlogi za izbiro
ustreznih velikosti končnih elementov in odločitev o povečanju samih velikosti struktur na
predhodno opisane zunanje mere.
4.1 Konvergenca pomikov in primerno mreženje modela
Za izvedbo računalniških simulacij z metodo končnih elementov, smo morali določiti še
parametre posameznih simulacij.
Pomembno je, da nam simulacije podajo natančne, kvalitetne rezultate s čim manjšo napako.
Vendar pa pretirano natančna mreža ne prinaša boljših rezultatov, ampak le drastično poveča
čas računanja, kar ni zaželeno. Potrebna je racionalna priprava mreže končnih elementov, kar
omogoča natančne rezultate v čim krajšem času.
Na modelu strukture satovje smo izvedli simulacije s tremi različnimi mrežami in velikostjo
elementov 0,05 mm, 0,025 mm in 0,01 mm, kar je pomenilo 5704 elementov za prvo, 21692
elementov za drugo in 134100 elementov za tretjo mrežo z najmanjšimi končnimi elementi.
Na treh izvedenih simulacijah smo merili pomike točk tri in štiri (slika 3.7).
Slika 4.1: Konvergenca mreže na strukturi satovje
-0,07
-0,06
-0,05
-0,04
-0,03
-0,02
-0,01
0
5704 21692 134100
Pom
ik [
mm
]
Število končnih elementov [-]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
19
Vidimo, da so pomiki pri vseh treh različno kvalitetnih mrežah zelo podobni, ustalijo pa se pri
srednje kvalitetni mreži (slika 4.1), iz česar lahko sklepamo, da bolj natančno mreženje
modela ni učinkovito in je hkrati nepotrebno, saj nam že srednje groba mreža z velikostmi
končnih elementov 0,025 mm poda enako dobre rezultate kot najbolj gosta, pri tem pa je tudi
čas računanja precej manjši (preglednica 4.1). Iz tega lahko sklepamo, da je takšna mreža
najbolj primerna in jo uporabimo tudi pri drugih simulacijah.
Preglednica 4.1: Čas računanja različnih mrež
Mreža Število končnih elementov Računski čas
Mreža 1 – velikost KE: 0,05 mm 5704 2 min 4 s
Mreža 2 – velikost KE: 0,025 mm 21692 3 min 2 s
Mreža 3 – velikost KE: 0,01 mm 134100 16 min 55 s
4.2 Korak simulacije in pogoj nelinearne geometrije
Upoštevali smo, da se ukvarjamo z relativno velikimi deformacijami, glede na velikost
celotnega modela, zato smo v simulacijah upoštevali pogoj nelinearnosti. Zaradi
upoštevanega pogoja nelinearnih učinkov na model, smo temu primerno prilagodili inkrement
oziroma korak računanja. Z več iteracijami smo uspeli določiti inkrement, ki je bil primeren
za izbrano mrežo, hkrati pa je bil čas računanja ustreznejši. Začetna velikost inkrementov je
0,01, spodnjo mejo inkrementov smo omejili na 10-8. Največje dovoljeno število inkrementov
je 1000.
4.3 Povečanje modelov in poenotenje števila celic
Simulacije smo najprej izvajali na modelih, ki niso bili v podobnih velikostnih razredih kot
modeli, ki smo jih kasneje dejansko uporabili in vključili v diplomsko delo. Pri izvajanju
simulacij smo uporabili modele, ki so se razlikovali med seboj po številu celic in sami
velikosti, celo za faktor štiri. Rezultate takšnih simulacij bi nato skalirali, da lahko predpisane
pomike primerjamo. Vendar pa se zaradi manjšega števila celic ni izrazila avksetičnost
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
20
struktur kot smo pričakovali, zato smo sklenili povečati modele na kasneje uporabljene in
opisane velikosti.
Slika 4.2: Prvotno uporabljen model. Število celic: 9 x 4
Vse simulacije so linearne, zato se avksetičnost strukture opazi tudi pri manjšem modelu,
vendar pa so razlike med avksetičnimi in konvencionalnimi strukturami precej majhne. Ker
pri takšnih majhnih razlikah ne moremo ločiti med dejansko avksetičnostjo strukture in
možnimi napakami, takšen rezultat ni zadovoljiv.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
21
5 REZULTATI SIMULACIJ IN DISKUSIJA
V tem poglavju so predstavljeni rezultati simulacij. Grafično so prikazani pomiki dveh točk
(točki 3 in 4, slika 3.7), in primerjani pomiki avksetičnih struktur, v primerjavi s strukturama
rešetke in satovja. Ovrednotili smo ujemanje dobljenih rezultatov z zastavljenimi cilji in
tezami.
5.1 Primerjava pomikov neobremenjenih vogalov
Kot najpomembnejši rezultat, je bil merjen pomik skrajne točke na neobremenjenih vogalih v
smeri z-osi. Kot smo že omenili, smo vse strukture obremenili z enakimi pomiki in drugimi
robnimi pogoji, kar nam omogoča, da lahko vse dobljene vrednosti med sabo neposredno
primerjamo.
5.1.1 Običajni strukturi satovje in rešetka
Slika 5.1: Deformirana struktura satovje
Slika 5.2: Deformirana struktura rešetka
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
22
Slika 5.3: Normirani pomiki točke 1 (definiran pomik) in 4 (neobremenjen vogal)
Deformiranje obeh struktur je zelo podobno. Kot vidimo na sliki 5.1 in 5.2, sta vogala 1 in 2
močno potegnjena navzdol, za sabo pa delno povlečeta tudi neobremenjena konca (točki 3 in
4). Vogala 3 in 4 obeh struktur se pomakneta v z-smeri za-0,05 mm. Čeprav smo pričakovali,
da se bosta točki 3 in 4 pomaknili navzgor in se bo struktura upognila anti-sinklastično, se to
ni zgodilo. Na sliki 5.3 je prikazan pomik točk 3 in 4 na obeh strukturah. Kot vidimo, se obe
strukturi deformirata skoraj identično.
Skalirane rezultate je enostavno ovrednotiti tudi procentualno. Kot vidimo na grafu 5.1, se
točki 3 in 4, ki ležita na vogalih strukture, deformirata v z-smeri za približno 5 %
predpisanega pomika (100%).
-1-0,95-0,9-0,85-0,8-0,75-0,7-0,65-0,6-0,55-0,5-0,45-0,4-0,35-0,3-0,25-0,2-0,15-0,1-0,050
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Norm
iran
pom
ik [
-]
Delež obremenitve [-]Definiran pomik Pomiki Rešetka Pomiki Satovje
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
23
5.1.2 Avksetične strukture – vbočeno satovje, kiralna struktura in struktura manjkajočih
reber
Izvedba simulacij avksetičnih struktur nam pokaže konsistentnost deformacij avksetičnih
struktur. Tukaj se točki 3 in 4 (slika 3.7) bistveno bolj pomaknejo v z-smer.
Slika 5.4: Deformiranje strukture vbočeno satovje
Slika 5.5: Deformiranje kiralne strukture
Slika 5.6: Deformiranje strukture manjkajočih reber
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
24
Slika 5.7: Normirani pomiki točk 1 (definiran pomik) in 4 (neobremenjen vogal) na
avksetičnih strukturah
Na sliki 5.7 se nazorno pokaže drugačno obnašanje avksetičnih struktur, ki so sicer pod enako
obremenitvijo, kot strukturi s pozitivnim Poissonovim količnikom. Točki 3 in 4 (slika 3.7) na
strukturi vbočeno satovje in strukturi manjkajočih reber se pomaknejo za približno 0,26 mm,
kiralna struktura pa se deformira nekoliko manj, saj se točki 3 in 4 pomakneta za približno
0,15mm.
Procentualno predstavlja pomik točk 3 in 4 strukture vbočeno satovje in strukture manjkajočih
reber 26 %, medtem ko pa pomik na kiralni strukturi predstavlja približno 15% predpisanega
pomika točk 1 in 2.
-1-0,95-0,9-0,85-0,8-0,75-0,7-0,65-0,6-0,55-0,5-0,45-0,4-0,35-0,3-0,25-0,2-0,15-0,1-0,050
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
No
rmir
ani
po
mik
i [-
]
Delež obremenitve [-]
Definiran pomik Vbočeno satovje Kiralna struktura Manjkajoča rebra
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
25
5.2 Primerjava rezultatov
Rezultati računalniških simulacij vseh petih struktur so enolično pokazali, da se avksetične
strukture deformirajo drugače od konvencionalnih pri upogibni obremenitvi. Kot smo
predvidevali že v tezah naloge, se avksetične strukture deformirajo sinklastično, v obliki
kupole, kar smo dokazali z izrazitim pomikom neobremenjenih vogalov v smeri definirane
obremenitve. Vsi trije modeli z avksetično strukturo se obnašajo precej podobno med seboj.
Malenkostno izstopa le kiralna struktura, ki se deformira nekoliko manj izrazito sinklastično.
Vseeno pa se tudi tu pokaže avksetičnost za več kot 2-kratnik pomika konvencionalne
strukture (preglednica 5.1).
Slika 5.8: Primerjava normiranih pomikov točk 1 (definiran pomik) in 4 (neobremenjen
vogal) vseh struktur
-1-0,95-0,9-0,85-0,8-0,75-0,7-0,65-0,6-0,55-0,5-0,45-0,4-0,35-0,3-0,25-0,2-0,15-0,1-0,050
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Norm
iran
i pom
iki
[-]
Delež obremenitve [-]
Definiran pomik Vbočeno satovje Kiralna struktura
Manjkajoča rebra Rešetka Satovje
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
26
Kot vidimo zgoraj (slika 5.8) se pomiki struktur očitno razlikujejo. Črti, ki prikazujeta pomike
točk na običajnih strukturah skoraj sovpadata. Črte, ki prikazujejo pomike avksetičnih
struktur, pa so zelo odvisne od geometrije avksetične strukture.
Preglednica 5.1: zbrani pomiki struktur v mm in %
Struktura Pomik točke 3 in 4 [mm] Pomik točke 3 in 4 [%]
Satovje -0,05 5
Rešetka -0,06 6
Vbočeno satovje -0,26 26
Kiralna -0,15 15
Manjkajoča rebra -0,27 27
5.3 Vpliv debeline medceličnih povezav in anizotropnosti struktur
Omenili smo že, da nas zanima kakšen vpliv ima na celotne simulacije debelina medceličnih
povezav. Vsem strukturam smo določili debelino medceličnih povezav 0,1 mm, kar je
predstavljalo realno razmerje dimenzij struktur. Nato smo definirali še dve debelini: 0,075
mm, kar predstavlja stanjšanje debeline za 25 % in 0,125 mm, kar predstavlja odebelitev za
25 %.
Vse strukture smo izpostavili še obremenitvam, ki so bile rotirane za kot 90°. S tem smo
preverili še vpliv orientacije celic strukture na deformacije struktur pri upogibni obremenitvi.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
27
Preglednica 5.2 Pomiki točk pri različnih debelinah stene in pri rotaciji
Debelina
povezav
Struktura
Pomik
[mm]
Pomik (rotacija)
[mm]
0,075 0,1 0,125 0,1
satovje -0,055 -0,050 -0,047 -0,064
rešetka -0,068 -0,062 -0,057 -0,062
vbočeno satovje -0,313 -0,272 -0,249 -0,281
kiralna struktura -0,168 -0,15 -0,136 -0,151
st. manjkajočih reber -0,290 -0,27 -0,261 -0,288
V preglednici 5.2 vidimo, da se pomiki obravnavanih točk pri manjši debelini stene nekoliko
poveča glede na prvotno debelino stene. Nasprotno se deformacije nekoliko zmanjšajo pri
večji debelini stene medceličnih povezav. Takšni rezultati so povsem logični in pričakovani,
saj debelina stene pomembno vpliva na togost strukture.
Pomiki pri rotaciji strukture za 90° se minimalno razlikujejo od prvotnih deformacij. Največja
razlika se pojavi pri strukturi satovje in strukturi manjkajočih reber. Pri vseh ostalih strukturah
pa je anizotropnost zelo majhna, oziroma je ni (struktura rešetka).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
28
6 ZAKLJUČEK
V diplomskem delu smo obravnavali avksetične strukture in njihove mehanske lastnosti pri
upogibu. Navedli smo glavne prednosti in slabosti v primerjavi s konvencionalnimi
strukturami. Najpomembnejša lastnost avksetičnih struktur, ki je izražena z negativnim
Poissonovim razmerjem, je zaslužna za nenavadno obnašanje takšnega materiala, ob delujoči
sili na strukturo. V diplomski nalogi nas je zanimalo predvsem obnašanje takšnih struktur pri
upogibni obremenitvi. Želeli smo dokazati, da se v nasprotju z običajnimi strukturami, pri
upogibni obremenitvi deformirajo sinklastično. To nam je uspelo s pomočjo računalniških
simulacij. Analizirali smo pet struktur: dve s pozitivnim Poissonovim razmerjem (strukturi
rešetka in satovje) in tri avksetične (vbočeno satovje, kiralna struktura in struktura
manjkajočih reber), ki smo jih izpostavili upogibni obremenitvi. Spremljali smo pomike točk
na vogalih strukture, kar nam je pokazalo avksetično deformiranje. Dobljene rezultate smo
primerjali med seboj in uspeli najti razliko med deformiranjem avksetične in konvencionalne
strukture pri upogibni obremenitvi. Pomiki omenjenih točk so v konvencionalnih strukturah
veliko manjši (približno 5 % predpisanega pomika, medtem ko so v avksetičnih strukturah
pomiki od 15 % do 26 % predpisanega pomika.
Smiselno bi bilo nadaljevati raziskovanje deformacije avksetičnih struktur pri upogibni
obremenitvi z uporabo elasto-plastičnega materialnega modela, s čimer bi lahko raziskali
prehod materiala strukture v trajno deformacijo. V okviru diplomskega dela smo se omejili na
pomike vogalov strukture, kar bi lahko kasneje razširili tako, da bi spremljali pomike na več
mestih v strukturi in vključili še več drugih avksetičnih struktur. Smiselno bi bilo tudi
spremljati upogibne deformacije v tridimenzionalnih avksetičnih strukturah.
Avksetične strukture, ki so na splošno manj znane širšemu krogu ljudi, dobivajo na veljavi v
industrijah, kjer so pomembne mehanske lastnosti materialov. Potencial le-teh je ogromen in
menim, da bodo v prihodnosti prisotne na mnogih področjih. Raziskovalci širom sveta se
trenutno ukvarjajo z avksetičnimi strukturami in pričakujemo lahko, da se bodo kmalu
pojavile nove, cenejše metode proizvodnje, ter s tem njihova razširitev uporabe.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
29
7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV
[1]A. Alderson, K. L. Alderson, »Auxetic materials«, UK: Centre for Materials Research and
innovation, The University of Bolton, 2012
[2] C. Ferguson. Historical Introduction to the Development of Material science and
Engineering as a Teaching Discipline. (2014) Dosegljivo: http://www.materials.ac.uk/pub/Ma
terials-History-Intro.pdf [Datum dostopa: 14.8.2018]
[3] N. Novak, M. Vesenjak, Z. Ren, »Auxetic Cellular Materials – a Review«, Strojniški
vestnik – Journal of Mechanical Engineering, let. 62, št. 9, str. 485-493, junij 2016
[4] K. E. Evans, M. A. Nkansah, I. J. Hutchinson, S. C. Rogers, »Molecular Network
Design«, Nature, let. 353, str. 124, september 1991
[5] A. Alderson, »A triumpf of lateral tought«, Chemistry & Industry, maj 1999
[6] N. Chan, K. E. Evans, »Indentation Resilience of Conventional and Auxetic Foams«,
Journal of Cellular Plastics, let. 34, maj/junij 1998
[7] G. Imbalzano, P.Tran, T.D. Ngo, P. V. Lee, »Three-dimensional modelling of auxetic
sandwich panels for localised impact resistance«. Journal of Sandwich Structures and
Materials
[8] Z. Ren, M. Ulbin, MKE Praktikum za ABAQUS, Maribor, Založništvo Fakultete za
strojništvo, 2010
[9] A. Alderson, K. L. Alderson, G. Chirima, N. Ravirala, K. M. Zied, »The in-plane elastic
constants and out-of-plane bending of 3-coordinated ligament and cylinder-ligament
honeycombs«, Composites Science and Technology, let. 70, str. 1034-1041, 2010
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
30
[10] Y. Hou, Y.H. Tai, C. Lira, F. Scarpa, J.R. Yates, B. Gu, »The bending and failure of
sandwich structures with auxetic gradient cellular cores«, Composites: Part A, let. 49, str.
119-131, 2013
[11] The New Dimensions of Nike Free, Nike, Inc., Dosegljivo:
https://news.nike.com/news/nike-free-2016-running-training [Datum dostopa: 2.9.2018]
[12] Defense Applications of Auxetic Materials, Defense systems information analysis center,
Dosegljivo: https://www.dsiac.org/resources/journals/dsiac/summer-2014-volume-1-number-
1/defense-applications-auxetic-materials [Datum dostopa: 2.9.2018]
[13]Kraut, B.: Krautov strojniški priročnik, 15. izdaja. Ljubljana: Litterapicta, 2011.