Аннотация:Периодические решётчатые структуры представляют из себя обычные решётки, которые можно создать на 3D-принтере. Такие решётки можно использовать как пористый материал для облегчения конструкций, а можно заполнить дополнительным материалом (например, эпоксидной смолой) и получить композит.
Как правило, такие структуры имеют сложную геометрическую форму. При построении на решётках сетки возникает множество узлов, от чего вычисления становятся крайне трудоёмкими.
Так мы приходим к основному вопросу работы: возможен ли переход от трёхмерной модели решётки к балочной модели. Балочная модель имеет всего 2 узла, что позволяет экономить вычислительные ресурсы при расчётах.
В рамках данной работы были построены модели ячеек периодических структур с помощью геометрического модуля пакета «фидесис». Для построенных решеток были посчитаны эффективные свойства ячейки. Материал задавался модулем Юнга и коэффициентом Пуассона.
На основе полученных расчетов для материала создавалась сплошная ячейка такого же размера, что и ячейка с решеткой. Для сплошной ячейки был проведен стационарный расчет под действием давления, приложенного к двум противоположным граням. Таким образом были получены перемещения для сплошного материала с эффективными свойствами. Также в работе была построена модель периодичной решетки с балочными элементами. Для этой ячейки проводился аналогичный стационарный расчет. Полученные перемещения для обоих ячеек сравнивались. По результатам расчетов, разница перемещений для двух ячеек уменьшалась при уменьшении диаметра балок в решетчатой ячейке. Все построения и расчеты выполнялись с помощью пакета «Fidesys».