دانلود ترجمه مقاله خم شدن میله پوشانده شده با فلس های بیومتری (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۹) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

خم شدن میله پوشانده شده با فلس های بیومتری تحت شرایط غیر تناوبی گسسته

Bending of biomimetic scale covered beams under discrete non-periodic engagement

چکیده
۱- مقدمه
۲- روش ها و مواد
۲-۱- هندسه
۲-۲- مواد
۲-۳- جنبش
۲-۴- مکانیک
۳- نتایج و بحث
۳-۱- انحراف از کاربرد متناوب در تیرهای مقاوم
۳-۲- رفتار منطقه ای- واکنش فلس
۳-۳- رفتار عمومی – ویژگی های جابه جایی های بار
۴- نتیجه گیری
منابع

چکیده

پوشاندن زیر لایه های ارتجاعی با استفاده از فلسهای بیومتری محکم باعث تغییر قابل توجه در رفتار خمیدگی از طریق کاربرد فلسها می شود. این کاربرد از منابع اصلی غیر خطی بودن در حالت های جابجایی جزئی می باشد. با پیشروی جابجایی ها، واکنش خمیدگی خطی منجر به افزایش مقاومت و ایجاد ساختار هندسی قفل شده می شود. به هر حال، بررسی این سیستم تا حال حاضر و با استفاده از فرضیه کاربرد متناوب و حتی بعد از تماس با فلس انجام شده است. این ویژگی فقط در شرایط وجود بارهای ایده آل یا در صورت وجود فلس در مجاورت منطقه صدق می کند. به هر حال، این عامل برای سیستم های کاربردی در شرایط غیر پیوسته و تعییر متناوب بارها صدق نمی کند.ما این مسئله غیر خطی را برای اولین بار در انحرافات کم و در حالت وجود دوران مطرح کردیم. مدلسازی ترکیبی و تحلیل آماری نشان می دهد که دوره استراحت بهتر می تواند هندسه کاربرد فلسهای غیر پیوسته را در میله ها و در شرایط بارگیری نشان دهد و امکان بررسی رفتار غیر خطی را فراهم می آورد. ما به اختلافات قابل توجهی در مدل های متناوب برای پیش بینی رفتار فلسها بعد از کاربرد رسیده ایم. این اختلافات شامل اختلاف در جابجایی های زاویه ای فلس، بزرگی نیروهای طبیعی در راستای طول، نوسان در شتاب و روابط بین انها و ماهیت متمایز رفتار قفل شدن می شود. بنابراین، عدم تناوب یکی از ویژگی های مهم و بررسی نشده این مسئله است که منجر به ارائه اطلاعاتی می شود که در تحقیقات قبل بیان نشده اند. این عامل باعث هموار شدن مسیر برای توسعه چارچوب معماری سازه ها برای طراحی و بهینه سازی این جامدات اهرمی می شود.

۴- نتیجه گیری

مدل های قبلی ارائه شده در ادبیات به بررسی کاربرد های متناوب فلسها پرداخته اند که این عامل منجر به انحراف مناسب از مدل های دقیق FE می شود. به علاوه، متناوب بودن امکان پیگیری تغییرات زاویه ای فلسها را غیر ممکن می سازد. در مدل های قبلی این امکان وجود نداشت که حالت های خاص تغییر شکل را در نظر گرفت زیرا اینگونه تغییرات یکی از محدودیت های غیر فیزیکی در فلس ها در نظر گرفته می شود و با توجه به مشاهدات انجام شده از سازه های تغییر شکل یافته و شبیه سازی های المان محدود مستند می گردند. این ویژگی ها و جنبه های خاص توسط مدل مطرح شده در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند و این ویژگی سبب شده است تا این مدل یک مدل دقیق باشد. این ویژگی یکی از مراحل مهم برای توسعه و گسترش چارچوب های دارای ساختار مناسب در جامدات دارای ساختار مناسب است و باعث می شود تا مسیر برای انسجام و یکپارچگی و بهینه سازی احتمالی هموار شود. این مدل به معرفی روشی دقیق برای پیش بینی ویژگی های مکانیکی فلسهای مواد پوشش داده شده می پردازد.

Abstract

Covering elastic substrates with stiff biomimetic scales significantly alters the bending behavior via scales engagement. This engagement is the dominant source of nonlinearity in small deflection regime. As deformation proceeds, an initially linear bending response gives way to progressive stiffening and thereafter a geometrically dictated ‘locked’ configuration. However, investigation of this system has been carried out until date using assumption of periodic engagement even after scales contact. This is true only under the most ideal loading conditions or if the scales are extremely dense akin to a continuum assumption on the scales. However, this is not true for a practical system where scales are more discrete and where loading can alter periodicity of engagement. We address this nonlinear problem for the first time in small deflection and rotation regime. Our combined modeling and numerical analysis show that relaxing periodicity better represents the geometry of discrete scales engagement and mechanics of the beam under general loading conditions and allows us to revisit the nonlinear behavior. We report significant differences from predictions of periodic models in terms of predicting the behavior of scales after engagement. These include the difference in the angular displacement of scales, normal force magnitudes along the length, moment curvature relationship as well as a distinct nature of the locking behavior. Therefore, non-periodicity is an important yet unexplored feature of this problem, which leads to insights, absent in previous investigations. This opens way for developing the structure-property-architecture framework for design and optimization of these topologically leveraged solids.

۴- Conclusions

Previous models in literature have always assumed periodic engagements of scales, which had resulted in appreciable deviation from fully resolved FE models. In addition, periodicity makes it impossible to track the local angular changes of the scales. The previous models could not take into account the particular deformation modes, which are inherently non-uniform such as those presented in this paper. In such cases, local periodicity is often an unphysical restriction on realistic macro length scales as evidenced by visual observations of the deformed structure and finite element simulations. These particular aspects have been addressed by our model making it more accurate. This is a significant step towards developing the structure-property-architecture framework for topologically leveraged solids such as these opening way to better integration with additive manufacturing and possible topology optimization. The model introduces a new and more accurate way to predict the mechanical properties of the scale covered substrates.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

خم شدن میله پوشانده شده با فلس های بیومتری تحت شرایط غیر تناوبی گسسته

Bending of biomimetic scale covered beams under discrete non-periodic engagement