Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental investigation of mechanical stiffness in lattice structures fabricated with PLA using fused deposition modelling

Eljihad A., Nassraoui M., Bouksou O.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2023

|

Vol. 119, nr 2

60--71

EN

Purpose The objective of the paper is to design and characterise with polylactic acid (PLA) material three cellular structures in the form of lattices which are diagonal-octet-centred shapes for two sizes 6x6x6 and 12x12x12 with a compression test to examine their stiffness using FDM technology compared to polyjet technology. Design/methodology/approach The study used two analytical approaches to investigate lattice structures: experimental analysis and theoretical analysis. Experimental methods such as compression tests were conducted to determine the characteristics of lattice structures. In addition, theoretical analysis was conducted using Hook's law and Ashby's Gibson model to predict appropriate behaviour. The combination of experimental and theoretical methods provided a comprehensive understanding of lattice structures and their properties. Findings The experimental study examined the impact of the shape and size of a lattice structure on the stiffness and lightness of objects 3D printed with FDM technology by PLA material. The research revealed that the 6x6x6 diagonal lattice structure size provided a good balance between stiffness and lightness. While the 6x6x6 byte structure was even lighter, with a mass ratio of 2.09 compared to the diagonal structure, it was less rigid, with a ratio of 0.43, making the diagonal structure more suitable for certain applications. The study highlights the importance of considering both the shape and size of the lattice structure when designing 3D-printed objects with specific mechanical properties; the chosen structure could be a good choice for applications where stiffness and lightness are important. Research limitations/implications The limitations of the research lie in its limited scope, focusing primarily on the effect of shape (octet-diagonal centred) and unit cell size on Young's modulus of PLA material. Other aspects of 3D printing, such as material selection and thermal properties, were not considered. Furthermore, the results obtained are specific to the printing parameters and experimental conditions chosen, which limits their generalizability to other 3D printing configurations or methods. However, these results have important implications for optimising the PLA printing process. They enable the identification of optimal parameters, such as unit cell shape and size, to produce stiffer, higher-quality structures. In addition, the research is helping to improve the mechanical properties of 3D-printed lattice parts, paving the way for more efficient manufacturing methods and stronger components. Practical implications Our analysis can be used as a decision aid for the design of FDM lattice parts. Indeed, we can choose the diagonal structure of 6x6x6, which would provide favourable stiffness for functional parts. Originality/value The paper explores the compression test of lattice structures using FDM technology, which presents a new direction for additive manufacturing. The study takes an experimental approach to evaluate the reliability of various additive manufacturing technologies for creating lattice structures. The study results provide insight into the most reliable technology for producing lattice structures.

2

Influence of Crimp and Inter-Yarn Friction on the Mechanical Properties of Woven Fabric under Uniaxial/Biaxial Tensile Loading

Huang Canyi, Cui Lina, Xia Hong, Qiu Yiping, Ni Qing-Qing

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2020

|

Vol. 28, no. 6 (144)

43--52

EN

In the present research, a physical-geometric-feature of continuous yarn in a plain woven fabric was created and its FE model was analysed by considering the two key issues of woven fabric, the crimp and inter-yarn friction. The basic parameters of Young’s modulus of single yarn and the inter-yarn friction coefficient were investigated for practical fabrics in tensile and pull-out tests. FE analysis indicated that the stress-strain curves of the FE model were effective in evaluating the equivalent modulus of a woven fabric by comparing with a tensile experiment on Twaron CT® Plain Woven Fabric. In addition, a simplified three dimensional model of the unit cell of plain woven fabric (UCPW) was employed to quantitively investigate two important fabric characteristics – the crimp rate of the yarn and inter-yarn friction-to determine their influence on the mechanical properties of the fabrics. Furthermore, we used FE analysis to evaluate how the crimp rate and inter-yarn friction affected the mechanical properties by determining the equivalent modulus of single yarn and UCPW in both uniaxial and biaxial tensile loading. The stresses at representative nodal points and the mechanical interaction between yarns were also investigated from a microscopic perspective, and their deformation mechanisms were also analysed and discussed.

PL

W pracy stworzono fizyczno-geometryczną cechę przędzy ciągłej w gładkiej tkaninie i przeanalizowano jej model FE, biorąc pod uwagę dwa kluczowe zagadnienia tkaniny: karbikowatość i tarcie między przędzami. Zbadano podstawowe parametry: moduł Younga przędzy pojedynczej oraz współczynnik tarcia między przędzami. Analiza FE wykazała, że krzywe naprężenie-odkształcenie modelu FE były przydatne w ocenie tkaniny przez porównanie z eksperymentem rozciągania tkaniny Twaron CT® Plain Woven. Ponadto zastosowano uproszczony trójwymiarowy model komórki elementarnej z gładkiej tkaniny (UCPW) do ilościowego zbadania dwóch ważnych cech tkaniny: szybkości fałdowania przędzy i tarcia między przędzami – w celu określenia ich wpływu na właściwości mechaniczne tkaniny. Ponadto wykorzystano analizę FE, aby ocenić, w jaki sposób szybkość fałdowania i tarcie między przędzami wpłynęły na właściwości mechaniczne. Dokonano tego poprzez określenie równoważnego modułu pojedynczej przędzy i UCPW zarówno przy jednoosiowym, jak i dwuosiowym obciążeniu rozciągającym. Naprężenia w reprezentatywnych punktach węzłowych i mechaniczne interakcje między przędzami zbadano również z perspektywy mikroskopowej, a także przeanalizowano i omówiono ich mechanizmy deformacji.

3

Rola badań mineralogicznych żużli stalowniczych w aspekcie ich wtórnego zagospodarowania

Jonczy I., Podwórny J.

Ekologia i Technika

|

2014

|

R. 22, nr 1

24--32

PL

W oparciu o wybrane metody badawcze scharakteryzowano skład fazowy żużli stalowniczych pochodzących z bieżącej produkcji pieca konwertorowego jednej z polskich hut. Opisano wybrane fazy tlenkowe i krzemianowe żużli, szczególną uwagę poświęcając ich roztworom stałym. Porównano ich budowę wewnętrzną ze strukturą minerałów krystalizujących w warunkach naturalnych. Wśród krzemianów wykazano obecność faz z grupy: krzemianów dwu wapniowych, melilitów.,piroksenów oraz oliwinów. Fazy tlenkowe były reprezentowane przez wüstyt, magnetyt, mayenit oraz roztwór stały brownmilleryt-srebrodolskit. We wszystkich badanych próbkach żużli wykazano znaczny udział fazy amorficznej. Stwierdzono, że badania mineralogiczne żużli mogą być pomocne podczas podejmowania decyzji odnośnie ich gospodarczego wykorzystania. Na ich podstawie można uzyskać wiele istotnych informacji dotyczących np. form występowania poszczególnych pierwiastków oraz ich powiązania ze składnikami fazowymi występującymi w żużlach. Badania pozwoliły określić różnice w morfologii i w budowie wewnętrznej poszczególnych faz. co ma istotny wpływ na własności użytkowe żużli. Żużle bogate w składniki aktywne hydraulicznie (m.in. krzemiany wapnia), dają perspektywę możliwości ich zastosowania jako dodatku do produkcji niektórych rodzajów betonów.

EN

On the basis of selected research methods there was characterized the phase composition of iron slags coming from the current output of a converter furnace in one of Polish steelworks. Selected oxide and silicate phases of slags were described, paying special attention to their solid solutions. Their internal structure was compared to the structure of minerals crystallizing in natural conditions. The presence of phases from the following groups was established among silicates: dicalcium silicate, melilites. pyroxenes and olivines. Oxide phases were represented by: wustite. magnetite, mayenite and a solid solution brownmillerite-srebrodolskite A significant portion/amount of amorphous phase was established in all studied slags samples. It was stated that mineralogical studies of slags may be helpful while making a decision on their economic application. On their basis much important information may be gained, e.g. occurrence forms of individual elements and their relations to phase components occurring in slags. Those studies also allow to determine differences in morphology and internal structure of individual phases which influence application properties of slags. Slags rich in hydraulically active components (among others calcium silicates) give a prospect of their application as an additive in production of some types of concrete.

4

Modelling of textile composite reinforcements on the micro-scale

Döbrich O., Gereke T., Cherif C.

Autex Research Journal

|

2014

|

Vol. 14, no. 1

28--33

EN

Numerical simulation tools are increasingly used for developing novel composites and composite reinforcements. The aim of this paper is the application of digital elements for the simulation of the mechanical behaviour of textile reinforcement structures by means of a finite element analysis. The beneficial computational cost of these elements makes them applicable for the use in large models with a solution on near micro-scale. The representation of multifilament yarn models by a large number of element-chains is highly suitable for the analysis of structural and geometrical effects. In this paper, a unit cell generating method for technical reinforcement textiles, using digital elements for the discretization, is introduced.

5

Rozpraszanie dyfuzyjne i metoda Rietvelda w badaniach materiałów nanokrystalicznych

Karolus M., Łągiewka E.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

1999

|

T. 20, nr 4

207-239

PL

Niniejsza praca ma charakter metodyczny i jej podstawowym celem jest opracowanie procedury pozwalającej na wspólne wykorzystanie metody RDF i metody Rietvelda do opisu modelu budowy materiałów nanokrystalicznych wykazujących rentgenowski obraz dyfrakcyjny, tak jak materiały amorficzne, oraz określenie warunków stosowalności połączenia tych metod. Opierając się na analizie dyfuzyjnego rozpraszania promieniowania rentgenowskiego, na przykładzie nanokrystalicznych stopów Cu-Cd wykreślono funkcje RDF, z których wyznaczono wartości promieni i liczb koordynacyjnych, a także przybliżony model struktury. Korzystając z tych danych zastosowano procedurę Rietvelda, w której zmieniając takie wielkości jak: współczynniki dopasowania tła, funkcje opisujące kształt i szerokość połówkową linii dyfrakcyjnej, parametry komórki elementarnej, współrzędne położenia atomów, parametry obsadzeniowe (POP) i temperaturowe, wykreślano dyfraktogram teoretyczny i porównywano go z eksperymentalnym aż do otrzymania najlepszego dopasowania, tj. do uzyskania najmniejszych wartości czynników R. Uzyskane ostatecznie parametry budowy badanych materiałów posłużyły do wyrysowania modeli hipotetycznych "komórek elementarnych" badanych stopów. W pracy wykazano, że taki sposób postępowania dla materiałów nanokrystalicznych jest możliwy i prowadzi do określenia najbardziej prawdopodobnego modelu ich budowy. Z tego względu w podsumowaniu podano kolejne etapy realizacji zaproponowanej procedury.

EN

The aim of this paper was to prepare the procedure connecting the Radial Distribution Function Method and The Rietveld Refinement Method to study the nanocrystalline structure model. The conditions for applying these two methods were also studied. On the basis of the Radial Distribution Function obtained for nanocrystalline Cu-Cd alloys, the coordination numbers and radii of coordination spheres were determined. These results led to the first approximation of the model structure. Then the Rietveld Refinement Method was used to obtain the more likely model structure. The background, shape and FHWM of the diffraction line, parameters of unit cell x, y, z-parameters and POP parameters were refined during the whole procedure. The final results of Rietveld Refinement were used as the base for drawing the structure model of the hypothetical "unit cell". It was shown that the procedure described in this paper may be applied for selecting the most probable model structure of nanocrystalline materials.