Respuesta al cizallamiento de núcleos sandwich de celosía piramidal con soportes de haz de I a medida

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería mecánica
• Fabricación aditiva

Sus antecedentes:

• Los núcleos de sándwich son componentes estructurales críticos.
• Las estructuras de celosía piramidal (PL) ofrecen un alto rendimiento.
• La optimización de la geometría del puntal puede mejorar aún más las propiedades mecánicas.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la respuesta al corte de núcleos sandwich PL impresos en 3D con soportes tipo haz de I.
• Para comparar el rendimiento de los soportes de viga I con los soportes cuadrados convencionales.
• Para explorar la influencia de los parámetros arquitectónicos en el rendimiento de corte.

Principales métodos:

• Impresión 3D por procesamiento de luz digital (DLP, por sus siglas en inglés) de núcleos sandwich PL.
• Evaluación experimental del rendimiento de corte (módulo, resistencia, energía).
• Simulaciones numéricas y estudios paramétricos de la geometría de los soportes y de la arquitectura del núcleo.

Principales resultados:

• Las estructuras PL con soportes de haz I exhibieron un módulo de cizallamiento del +13%, una resistencia al cizallamiento del +11% y una energía gravimétrica del +24% en comparación con las estructuras de haz cuadrado.
• Los estudios numéricos confirmaron mejoras significativas (6-23% de módulo, 3-16% de resistencia, 8-25% de energía) con soportes de haz de I a medida.
• Se descubrió que un ángulo interno de 30° aumentaba la resistencia al corte en ambas direcciones.

Conclusiones:

• Los soportes tipo haz de I mejoran significativamente el rendimiento de corte de los núcleos sandwich PL.
• La rigidez de flexión mejorada de los soportes de vigas en I es clave para mejorar la resistencia a la carga de corte.
• Los diseños optimizados de núcleos PL, particularmente con ángulos de punta internos reducidos, son prometedores para aplicaciones limitadas por la falla de corte del núcleo.