Моделирование напряжённо-деформированного состояния образцов с восьмиугольной структурой, изготовленных по технологии 3D-печати

Обоснование. В современных условиях сельскохозяйственное оборудование сталкивается с проблемами повышенного износа и ограниченной доступности традиционных материалов. Для замены стандартных компонентов требуются инновационные решения, позволяющие улучшить механические свойства деталей при сохранении или снижении их массы. Применение метаматериалов, созданных с использованием технологий 3D-печати, открывает новые возможности для производства деталей с регулируемой внутренней структурой, что способствует повышению долговечности и эксплуатационных характеристик машин.

Целью исследования является анализ влияния восьмиугольной правильной и неправильной геометрической конфигурации метаматериалов на их механические свойства с целью разработки применения этих материалов для деталей сельскохозяйственной техники, обеспечивающих повышенную прочность и устойчивость к деформациям.

Методы. Исследование выполнено на основе численного моделирования с использованием системы автоматизированного проектирования и инженерного анализа. Объектами исследования выступали метаматериалы с различной конфигурацией восьмиугольных ячеек, отличающихся формой, размером, количеством и ориентацией. В рамках эксперимента проведен сравнительный анализ правильных и неправильных восьмиугольных структур.

Результаты. Проведенный анализ показал, что геометрическая структура метаматериалов оказывает значительное влияние на их механические характеристики. Правильные восьмиугольные структуры продемонстрировали повышенную жёсткость и устойчивость к деформациям, тогда как неправильные структуры отличались большей пластичностью. Оптимизация внутренней структуры материалов позволила улучшить механические свойства без значительного увеличения массы деталей.

Заключение. Исследование подтвердило целесообразность использования 3D-печати для создания метаматериалов с улучшенными механическими свойствами за счёт изменения геометрической структуры. Разработанные материалы могут заменить традиционные аналоги в сельскохозяйственных машинах, обеспечивая их долговечность и производительность.