Διερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς τρισδιάστατα εκτυπωμένης αυξητικής δομής από πολυμερή υλικά

Στρατής, Ανάργυρος; Stratis, Anargyros

dc.contributor.author	Στρατής, Ανάργυρος	el
dc.contributor.author	Stratis, Anargyros	en
dc.date.accessioned	2025-09-02T10:04:46Z
dc.date.available	2025-09-02T10:04:46Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62315
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30011
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	Αυξητικές δομές	el
dc.subject	Κυψελοειδής	el
dc.subject	Αρνητικός Poisson	el
dc.subject	3d εκτύπωση	el
dc.subject	Συμπίεση	el
dc.subject	Re-entrant	en
dc.subject	Compression	en
dc.subject	Negative Poisson	en
dc.subject	Auxetic Structures	el
dc.subject	3d Printing	el
dc.title	Διερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς τρισδιάστατα εκτυπωμένης αυξητικής δομής από πολυμερή υλικά	el
dc.title	Investigation of the mechanical behavior of a 3D printed auxetic structure made of polymer materials	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τεχνολογία των Κατεργασιών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-02-27
heal.abstract	Οι αυξητικές δομές (auxetic structures) ως τεχνολογική καινοτομία αποτελούν μια καινοτόμο προσέγγιση στον σχεδιασμό υλικών και γεωμετριών, προσφέροντας λύσεις που αλλάζουν τα δεδομένα σε πολλούς τομείς της σύγχρονης μηχανολογίας. Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη και προσομοίωση της re-entrant δομής, μιας ιδιαίτερης κατηγορίας αυξητικών δομών που εμφανίζουν μοναδικές μηχανικές και γεωμετρικές ιδιότητες. Η re-entrant δομή χαρακτηρίζεται από αρνητικό λόγο Poisson, ιδιότητα που την καθιστά ικανή να παρουσιάζει ιδιαίτερη συμπεριφορά στην πλαστική παραμόρφωση και ενεργειακή απορρόφηση. Οι δομές αυτές βρίσκουν εφαρμογές σε ένα ευρύ φάσμα τεχνολογικών πεδίων, όπως η αεροδιαστημική, η βιοϊατρική μηχανική η κατασκευή προηγμένων υλικών με προσαρμοζόμενες ιδιότητες και σε άλλους ποικίλους τομείς. Ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι να διερευνηθούν οι μηχανικές ιδιότητες της απλής re-entrant δομής μέσω μοντελοποίησης SLA 3d εκτύπωσης αλλά και μια νέα μορφή εναλλακτικής γεωμετρίας που ενδέχεται να επιφέρει βελτιώσεις ή νέες δυνατότητες σε αυτήν την κατηγορία δομών. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων, ακολουθήθηκε μια συστηματική μεθοδολογία που περιλαμβάνει τη δημιουργία μοντέλων, την προσομοίωση μέσω λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων (Finite Element Analysis, FEA) και την πειραματική μελέτη των 3d εκτυπωμένων δοκιμίων για διερεύνηση της απόκρισης των δομών υπό διαφορετικά φορτία και συνθήκες παραμόρφωσης. Η ανάλυση ξεκινά με την κατανόηση της γεωμετρικής φύσης της re-entrant δομής και της σχέσης της με τις αυξητικές δομές γενικότερα. Εξετάζονται η μηχανική τους απόκριση μέσα από πειραματικά μοντέλα και προσομοιώσεις. Τα αριθμητικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν επικυρώθηκαν με βάση δεδομένα από τη βιβλιογραφία, ώστε να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία και η ακρίβεια των αποτελεσμάτων. Στη συνέχεια, διερευνάται μια εναλλακτική γεωμετρία που διατηρεί τα βασικά χαρακτηριστικά της re-entrant δομής αλλά προσθέτει νέες διαστάσεις απόδοσης. Αυτή η παραλλαγή σχεδιάστηκε ώστε να επιτυγχάνεται μεγαλύτερη αντοχή και ανθεκτικότητα σε παρατεταμένες φορτίσεις εξομαλύνοντας την ενεργειακή απορρόφηση και αυξάνοντας την ικανότητα παραμόρφωσης χωρίς να οδηγηθούμε στην θραύση. Η προσομοίωση πραγματοποιήθηκε συγκρίνοντας την νέα αυτή διαμόρφωση με την αρχική μέσα από πειραματική μοντελοποίηση θλίψης και εφελκυσμού. Συνολικά, η παρούσα διπλωματική εργασία συνεισφέρει στην κατανόηση των re-entrant δομών και προτείνει καινοτόμες προσεγγίσεις για την ανάπτυξή τους.	el
heal.abstract	Auxetic structures as a technological innovation represent an innovative approach in the design of materials and geometries, offering solutions that transform the landscape in many areas of modern mechanical engineering. This thesis focuses on the study and simulation of the re-entrant structure, a particular category of auxetic structures that exhibit unique mechanical and geometrical properties. The re-entrant structure is characterized by a negative Poisson’s ratio, a property that enables it to display special behavior in plastic deformation and energy absorption. These structures find applications in a wide range of technological fields, including aerospace, biomedical engineering, the fabrication of advanced materials with adaptable properties, and various other sectors. The objective of this thesis is to investigate the mechanical properties of the classical re-entrant structure through SLA 3D printing modeling, as well as to explore a new form of alternative geometry that might bring improvements or new capabilities to this category of structures. To achieve these goals, a systematic methodology was followed that includes the creation of models, simulation using finite element analysis (FEA) software, and the experimental study of 3D printed specimens to examine the response of the structures under different loads and deformation conditions. The analysis begins with an understanding of the geometrical nature of the re-entrant structure and its relationship with auxetic structures in general. Its mechanical response is examined through experimental models and simulations. The numerical models developed were validated based on data from the literature to ensure the reliability and accuracy of the results. Subsequently, an alternative geometry is explored that preserves the fundamental characteristics of the re-entrant structure while introducing new performance dimensions. This variation was designed to achieve greater strength and durability under prolonged loading by smoothing energy absorption and increasing deformation capacity without leading to fracture. The simulation we conducted involved comparing this new configuration with the original one through experimental compression and tension modeling. Overall, this thesis contributes to the understanding of re-entrant structures and proposes innovative approaches for their development.	en
heal.advisorName	Βοσνιάκος, Γεωργιός-Χριστόφορος	el
heal.advisorName	Bosniakos, George – Christopher	en
heal.committeeMemberName	Μαρκόπουλος, Άγγελος	el
heal.committeeMemberName	Μπενάρδος, Πανώριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	136 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false