Desain, fabrikasi, dan respons mekanis dinamis material lattice komposit diperkuat serat

Penelitian ini meninjau perilaku mekanis dinamis material lattice komposit diperkuat serat, menyoroti desain, fabrikasi, dan keunggulan multifungsionalnya untuk sistem struktural ultra-ringan. Penelitian ini mengidentifikasi kesenjangan penelitian utama dan arah mendatang di bidang ini.

Jian Xiong; Cheng Gong; Qian-Qian Wu; Li Ma; Jin-Shui Yang; Lin-Zhi Wu· International Journal of Mechanical System Dynamics· 2023· DOI 10.1002/msd2.12085

Masalah inti

Komposit diperkuat serat adalah material ringan populer yang digunakan dalam berbagai aplikasi teknik, seperti kedirgantaraan, arsitektur, otomotif, dan konstruksi kelautan, karena sifat mekanisnya yang menarik. Membangun material lattice dari komposit diperkuat serat adalah pendekatan efisien untuk mengembangkan sistem struktural ultra-ringan dengan sifat mekanis unggul dan manfaat multifungsional. Berbeda dengan material inti bergelombang, busa, dan honeycomb, material lattice komposit dapat diproduksi dengan berbagai desain arsitektur, seperti inti tenun, grid, dan truss. Selain itu, material lattice dengan topologi sel terbuka memberikan keunggulan multifungsional dibandingkan struktur honeycomb dan busa sel tertutup konvensional dan karenanya sangat diinginkan untuk mengembangkan sistem kedirgantaraan, kendaraan hipersonik, roket dan misil jarak jauh, struktur kapal dan angkatan laut, serta sistem pelindung. Tujuan penelitian ini adalah meninjau dan menganalisis perilaku mekanis dinamis yang dilakukan oleh berbagai peneliti di bidang material lattice komposit dan menyoroti topik untuk penelitian mendatang.

Inovasi

Penelitian ini merupakan tinjauan dan analisis penelitian yang ada tentang perilaku mekanis dinamis material lattice komposit. Penelitian ini menyintesis temuan dari berbagai peneliti, dengan fokus pada desain, fabrikasi, dan respons dinamis. Metodologi melibatkan survei literatur yang komprehensif, mengategorikan berbagai desain arsitektur (inti tenun, grid, truss) dan teknik fabrikasi, serta mengevaluasi kinerja mekanis dinamisnya. Tinjauan ini juga mengidentifikasi kesenjangan dalam pengetahuan saat ini dan mengusulkan arah penelitian mendatang.

Pendahuluan

Komposit diperkuat serat adalah material ringan populer yang digunakan dalam berbagai aplikasi teknik, seperti kedirgantaraan, arsitektur, otomotif, dan konstruksi kelautan, karena sifat mekanisnya yang menarik. Membangun material lattice dari komposit diperkuat serat adalah pendekatan efisien untuk mengembangkan sistem struktural ultra-ringan dengan sifat mekanis unggul dan manfaat multifungsional. Berbeda dengan material inti bergelombang, busa, dan honeycomb, material lattice komposit dapat diproduksi dengan berbagai desain arsitektur, seperti inti tenun, grid, dan truss. Selain itu, material lattice dengan topologi sel terbuka memberikan keunggulan multifungsional dibandingkan struktur honeycomb dan busa sel tertutup konvensional dan karenanya sangat diinginkan untuk mengembangkan sistem kedirgantaraan, kendaraan hipersonik, roket dan misil jarak jauh, struktur kapal dan angkatan laut, serta sistem pelindung. Tujuan penelitian ini adalah meninjau dan menganalisis perilaku mekanis dinamis yang dilakukan oleh berbagai peneliti di bidang material lattice komposit dan menyoroti topik untuk penelitian mendatang.

Mengapa penting

Analisis ini menyoroti bahwa perilaku mekanis dinamis material lattice komposit dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti topologi sel, kepadatan relatif, sifat material, dan laju pembebanan. Desain sel terbuka memfasilitasi multifungsionalitas tetapi dapat mengorbankan integritas struktural dalam kondisi tertentu. Tinjauan ini mengidentifikasi beberapa tantangan, termasuk kebutuhan akan protokol pengujian yang terstandarisasi, model prediktif yang akurat untuk kegagalan dinamis, dan teknik manufaktur yang dapat diskalakan. Penelitian mendatang harus berfokus pada: - Mengembangkan model multiskala yang menangkap efek laju regangan dan mekanisme kegagalan. - Menjelajahi desain lattice hibrida yang menggabungkan berbagai topologi untuk kinerja yang dioptimalkan. - Mengintegrasikan material pintar untuk respons dinamis adaptif. - Menyelidiki daya tahan lingkungan dan kinerja siklus hidup. Penelitian ini menyimpulkan bahwa material lattice komposit sangat menjanjikan untuk struktur kedirgantaraan, angkatan laut, dan pelindung generasi berikutnya, tetapi penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mewujudkan potensinya sepenuhnya.

Siapa yang sebaiknya membaca

Pembaca Research Digest dan praktisi rumpun ini.

Membuka konten member…