घूर्णनशील यांत्रिक मेटामटेरियल्स की ऊर्जा अवशोषण विशेषताएं

मैकेनिकल मेटामटेरियल्स कृत्रिम रूप से डिज़ाइन की गई ऐसी सामग्रियां हैं जो असाधारण भौतिक गुण प्रदर्शित करती हैं, जो पारंपरिक सामग्रियों में अनुपस्थित होते हैं। इनमें से, ट्रिपली पीरियोडिक मिनिमल सरफेस (TPMS) संरचनाओं ने अपनी अनूठी शून्य माध्य वक्रता ज्यामिति (zero mean curvature geometry) और उत्कृष्ट यांत्रिक प्रदर्शन के कारण महत्वपूर्ण रुचि आकर्षित की है, जिससे वे हल्के ढांचों के लिए इम्पैक्ट ऊर्जा अवशोषण में व्यापक रूप से लागू होते हैं। हालांकि, उनके ऊर्जा अवशोषण प्रदर्शन पर संरचनात्मक घूर्णन (structural rotation) का प्रभाव अभी भी कम अध्ययन किया गया है। इस अध्ययन में, तीन प्रतिनिधि TPMS आर्किटेक्चर—Primitive, Gyroid, और Diamond—का उनके दिशात्मक इलास्टिक मॉड्यूलस वितरण को निर्धारित करने के लिए होमोजिनाइजेशन सिमुलेशन के माध्यम से विश्लेषण किया गया। पहचानी गई अनिसोट्रोपिक विशेषताओं के आधार पर, प्रत्येक संरचना को एक निर्धारित घूर्णन रणनीति के अनुसार अपनी मजबूत, कमजोर और मध्यवर्ती कठोरता दिशाओं में घुमाया गया। इसके अलावा, क्वासी-स्टैटिक यूनिएक्सियल कम्प्रेशन के तहत ऊर्जा अवशोषण व्यवहार पर उनके प्रभावों की जांच करने के लिए प्रत्येक दिशात्मक कॉन्फ़िगरेशन के भीतर इन-प्लेन घूर्णन पेश किए गए थे। फाइनाइट एलिमेंट सिमुलेशन की सटीकता को सत्यापित करने के लिए, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का उपयोग करके छह प्रतिनिधि TPMS नमूनों का निर्माण किया गया और क्वासी-स्टैटिक कम्प्रेशन के तहत परीक्षण किया गया। इसके बाद विरूपण पैटर्न (deformation patterns) और ऊर्जा अवशोषण प्रदर्शन संकेतकों पर विभिन्न घूर्णन रणनीतियों के प्रभाव का आकलन करने के लिए एक व्यापक मूल्यांकन किया गया। परिणाम बताते हैं कि रणनीतिक रूप से घूर्णन में बदलाव करने से TPMS संरचनाओं के ऊर्जा अवशोषण प्रदर्शन में काफी सुधार हो सकता है, जिससे ऊर्जा-अवशोषित प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए अनिसोट्रॉपी का उपयोग कैसे किया जा सकता है, यह समझने में एक महत्वपूर्ण अंतर को दूर किया जा सकता है। • तीन TPMS प्रकारों के लिए घूर्णन रणनीतियों का व्यवस्थित रूप से अध्ययन किया गया है। • घूर्णन अक्ष का चयन क्रैशवर्थिनेस अनुकूलन प्रभावों पर हावी रहता है। • रणनीतिक घूर्णन TPMS ऊर्जा अवशोषण प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।