Studio sul comportamento a compressione della struttura delle colonne di origami Miura

Nel recente studio ” Studio sul comportamento a compressione della struttura delle colonne di origami Miura “, gli autori IGR Permana, M. Rismalia, SC Hidajat, AB Nadiyanto e F. Triawan hanno esplorato le proprietà meccaniche dei motivi Miura-origami. Poiché la loro versatilità, principalmente nella piegabilità, è fonte di continua attrazione , i ricercatori hanno scelto di studiare il comportamento meccanico durante la stampa 3D.

Un’antica arte giapponese che è al contempo fonte di fascino e riverenza in tutto il mondo, l’origami sta diventando sempre più popolare nelle applicazioni di ingegneria grazie al suo potenziale di progettazione nel settore aerospaziale, energetico (come i pannelli solari), robotica e altro ancora. Alcune ricerche hanno anche esaminato il suo potenziale per i dispositivi di assorbimento di energia come i crash box automobilistici. E mentre esiste una conoscenza minima di come funzionano le strutture Miura-Ori sotto carico di compressione, questo studio indaga le proprietà meccaniche delle strutture delle colonne.

“Il modello Miura-Ori è costruito con quattro pannelli a parallelogrammi ripetuti che sono disposti lungo le pieghe alternate di montagna e valle, come mostrato nella figura 1. Le dimensioni di ciascun parallelogramma per tutti i campioni sono state mantenute costanti dove b = 11 mm ec = 8,66 mm . In questo studio, la colonna di origami Miura è stata progettata con tre variazioni dell’angolo di piegatura (θ = 70o, 90o, 110o) e due variazioni di spessore (t = 1 mm e 2 mm). ”

Campioni di stampa 3D per lo studio di ricerca con PLA, gli autori hanno esaminato le variazioni con entrambi gli angoli nella piegatura e nello spessore delle pareti delle stampe. Successivamente, hanno esaminato anche la capacità di assorbimento di energia. I campioni erano composti da tre strati, con test di compressione eseguiti e dati registrati successivamente riguardo alla curva di carico e spostamento.

I ricercatori hanno scoperto che erano in grado di rafforzare la struttura aumentando l’angolo di piegatura del modello, rendendosi conto che mentre era necessaria una bassa forza di picco per il miglior assorbimento di energia, era necessaria anche un’elevata forza media di schiacciamento.

“Tuttavia, a causa del suo vincolo geometrico, il risultato ha mostrato che un angolo di piegatura più ampio potrebbe ridurre la capacità di assorbimento di energia della struttura”, hanno concluso i ricercatori. “Infine, la struttura con spessore della parete di 2 mm presenta una maggiore tensione di snervamento, modulo di compressione e capacità di assorbimento di energia rispetto alla struttura di 1 mm. Come lavoro futuro, verrà svolto lo sviluppo del modello ad elementi finiti (FEM) per comprendere in modo completo il comportamento della struttura della colonna Miura-Ori. ”

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