Ανάλυση ανισότροπων κυψελωτών υλικών

Ευθυμίου, Εμμανουήλ; Efthymiou, Emmanouil

dc.contributor.author	Ευθυμίου, Εμμανουήλ	el
dc.contributor.author	Efthymiou, Emmanouil	en
dc.date.accessioned	2020-10-29T09:28:17Z
dc.date.available	2020-10-29T09:28:17Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51665
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19363
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κυψελωτό στερεό	el
dc.subject	Κυψελωτός πυρήνας	el
dc.subject	Ισότροπα κυψελωτά υλικά	el
dc.subject	Ανισότροπα κυψελωτά υλικά	el
dc.subject	Ορθότροπα κυψελωτά υλικά	el
dc.subject	Μέτρο ελαστικότητας	el
dc.subject	Λόγος poisson	el
dc.subject	Σχετική πυκνότητα	el
dc.subject	Κάμψη εσχάρας	el
dc.subject	Κάμψη ισοδύναμης κυψελοειδούς πλάκας	el
dc.subject	Ακαμψία	el
dc.subject	Δυσκαμψία	el
dc.subject	Βύθιση	el
dc.subject	Μετατόπιση	el
dc.title	Ανάλυση ανισότροπων κυψελωτών υλικών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-16
heal.abstract	Από την αρχαιότητα ο άνθρωπος άρχισε να παρατηρεί το φυσικό του περιβάλλον, αρχικά από καθαρή περιέργεια για τον κόσμο και ύστερα για τη διερεύνηση τρόπων και μεθόδων βελτί-ωσης της ζωής του. Με την πάροδο του χρόνου και την συστηματική μελέτη των μαθηματικών και συγκεκριμένα της γεωμετρίας, κατέληξε σε ένα συμπέρασμα: η φύση είναι γεμάτη από παραδείγματα επαναλαμβανόμενων μοτίβων τα οποία χρησιμοποιούνται για την κάλυψη ενός χώρου. Το πρώτο έναυσμα που οδήγησε σε αυτό το συμπέρασμα ήταν οι κυψέλες των μελισσών οι οποίες παρουσιάζουν εξαγωνική γεωμετρία. Καθώς ο χρόνος περνούσε, ανακαλύφθηκε πληθώρα παρόμοιων φαινομένων όπως οι φυσαλίδες και το σφουγγάρι, εντείνοντας την ανά-γκη κατανόησης της αιτίας πίσω από του μηχανισμούς δημιουργίας τέτοιων σχημάτων. Ο γνωστός μαθηματικός και γεωμέτρης, Ευκλείδης γνώριζε πως η χρήση εξαγώνων εξοικο-νομεί υλικό ενώ ταυτόχρονα καλύπτει με τον πιο εύχρηστο τρόπο ένα χώρο. Την επιστημονική παρατήρηση όμως συνόδευε πάντοτε η μίμηση, με παραδείγματα όπως το πάν-θεον της Ρώμης ή οι χάρτινες κυψέλες που κατασκευάστηκαν στην αρχαία Κίνα. Στα τέλη του 19ου αιώνα και με την εξέλιξη της τεχνολογίας, εφευρέσεις όπως το μικροσκό-πιο έδωσαν στον άνθρωπο νέα «όπλα» για την εξερεύνηση της φύσεως σε κλίμακες που μέχρι τότε κανείς δεν φανταζόταν ότι είναι εφικτό. Προς έκπληξη του, ο «κόσμος της μικρο-κλίμακας» περιέχει πολύ περισσότερα παραδείγματα κυψελωτών μοτίβων από ότι μπορούσε να φανταστεί. Από τα μάτια εντόμων όπως η κοινή μύγα τις νιφάδες χιονιού, τα οστά και το ξύλο, είναι ξεκάθαρο πως η φύση λατρεύει τις αλλεπάλληλες επαναλήψεις γεωμετρικών μο-τίβων. Χάρη στην επιστήμη της Μηχανικής, η ανθρωπότητα ξεκλείδωσε τα μυστικά γύρω από αυτά τα φαινόμενα και κατάφερε να δημιουργήσει τεχνητά κυψελωτά υλικά καρπώνοντας έτσι τα οφέλη τους. Αρχικά τα κυψελωτά υλικά θεωρούνταν χρήσιμα μόνο από λογιστικής άποψης, παρά τις αναφορές από επιστήμονες όπως ο Γαλιλαίος για τις ποικίλες ιδιότητες του. Περεταίρω έρευνα έδειξε πως τα υλικά που παρουσιάζουν κενό (δηλαδή) κυψελωτή δομή έχουν αρκετά υψηλή αντοχή (δεδομένου του κενού που εμπεριέχουν) και μειωμένο βάρος. Το συμπέρασμα αυτό κατέστησε την άμεση εφαρμογή τους σε τομείς όπως η ναυπηγική τε-χνολογία, η αεροναυπηγική και η αυτοκινητοβιομηχανία. Παρά το γεγονός ότι τα κυψελωτά υλικά χρησιμοποιούνται στους παραπάνω τομείς ως το κύριο τμήμα (πυρήνας) ανάμεσα σε δύο στρώσεις διαφορετικών υλικών, η έρευνα των μηχανικών ιδιοτήτων τους καθαυτών είναι περιορισμένη. Σκοπός του παρόντος πονήματος είναι η διερεύνηση των εν λόγων ιδιοτήτων των κυψελωτών πυρήνων χωρίς την χρήση των επιπρόσθετων στρώσεων που συναντώνται στις περισσότερες εφαρμογές τους, ώστε να εξάγουμε αποτελέσματα ανεπηρέαστα για τη συμπεριφορά τους. Αρχικά θα μελετήσουμε κυψελωτά υλικά επαληθεύοντας την ορθότητα ήδη γνωστών στη διεθνή κοινότητα, εξισώσεων και στη συνέχεια θα επεκταθούμε σε τροποποιήσεις που αφο-ρούν της γεωμετρία αλλά και το υλικό από το οποίο αποτελούνται με στόχο την διερεύνηση της επίδρασης τους. Επιπλέον θα χρησιμοποιήσουμε λογισμικά προσομοίωσης και πειραμα-τική διάταξη καθώς ο συνδυασμός τους αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα της ολοκληρωμένης ερευνητικές μελέτης. Η φύση της εργασίας όμως περιλαμβάνει και παράθεση αναλυτικών βημάτων υπό τη μορφή παραρτημάτων καθώς ο αναγνώστης ενθαρρύνεται να ακολουθήσει τον επιστημονικό ιρμό της και να κατανοήσει σε βάθος τη μεθοδολογία εκπόνησης της.	el
heal.abstract	Ever since antiquity, mankind started to observe the natural environment, firstly through pure curiosity about the world and secondly for the search of ways and methods to improve his life. Through the advent of time and the thorough investigation of mathematics, particularly geometry, he concluded that nature is full of examples of repeated patterns used to cover a particular space. The first trigger towards such a conclusion were bee hive cells, which feature hexagonal ge-ometry. As time went by, a certain number of similar phenomena like bubbles and sponges were discovered, further increasing the need to understand the cause behind the mechanism of creation of such shapes. The famous mathematician and geometrician, Euclid, knew that the use of hexagons saves material while at the same time covers spaces, in the most practical way. Scientific observa-tions however went always hand in hand with imitation, with examples ranging from the pantheon in Rome and the paper honeycombs first designed in ancient China. At the end of the 19th century, with the advancement of technology, inventions like the micro-scope gave humanity new tools for the exploration of nature at scales that until that time none could have ever imagined. From the eyes of insects like the common fly, snowflakes, bones and wood, it became clear that nature loves these repeated geometric motives. Thanks to Mechanics, man was able to unlock the secrets surrounding these natural occur-rences and was able to create artificial cellular materials, so as to reap their benefits. At first honeycomb materials where though to have only applicable use for logistical reasons, despite reports from scientist like Galileo for their various properties. Further research showed that hollow materials, as in cellular structure, have high enough strength (based on the fact that they contain voids) and reduced weight. This conclusion led to their immediate implementation in sectors such as marine and aerospace engineering as well as the automotive industry. Although honeycombs are used in the above scientific fields as the main body (core) between two layers of different materials, research into the mechanical behavior of the core itself is limited. This thesis aims to investigate the mechanical properties of honeycomb cores without the use of additional layers found in most common applications, so as to extract unaffected results about their behavior. Firstly we will study cellular materials, validating the use of already know equations in the worldwide community and then we will subject them to modifications which concern their geometry as well their base material in order to examine their effect. Furthermore we will use simulation programs and an experimental setup since their combination consists an integral part of a fulfilled scientific study. The nature of this paper also includes analytical steps, presented in the appendixes, as the reader is encouraged to follow its pace and obtain an in depth understanding of the methodol-ogy.	en
heal.advisorName	Γιαννακόπουλος, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Τσόπελας, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Σπιτάς, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	246 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false