Development of Innovative Lightweight Metamaterials for Deformation Energy Absorption [Sviluppo di Metamateriali Innovativi Leggeri per l’Assorbimento di Energia da Deformazione]
I metamateriali ispirati alle Superfici Minimali Triperiodiche (TPMS) hanno recentemente attirato una significativa attenzione grazie alle loro geometrie matematiche precisamente definite e alle eccezionali proprietà fisiche e meccaniche. Questi materiali, spesso caratterizzati da una struttura gerarchica, possono essere efficacemente utilizzati nella progettazione di dispositivi che richiedono alta duttilità e superiori capacità di assorbimento dell'energia. Questa tesi indaga l'influenza della geometria della cella unitaria sia sul comportamento meccanico sia su quello dinamico delle strutture reticolari realizzate tramite manifattura additiva basate sulle TPMS. In particolare, si concentra sull'applicazione della porosità graduata per ottimizzare le prestazioni strutturali attraverso una combinazione di analisi agli elementi finiti e studio del comportamento dinamico delle strutture TPMS, con un'enfasi sulla cella unitaria Schwarz Primitive. La ricerca contribuisce al campo emergente dei materiali funzionalmente graduati offrendo nuove linee guida progettuali per migliorare le prestazioni delle strutture basate sulle TPMS. Le proprietà geometriche ed elastiche dei reticoli periodici sono determinate tramite un processo di omogeneizzazione. Attraverso simulazioni numeriche, sono ottenute la densità e il tensore elastico lineare delle celle unitarie, permettendo l'analisi di progetti gerarchici mediante omogeneizzazione. Inoltre, il comportamento dinamico della cella unitaria Schwarz Primitive è esaminato ottenendo la relazione di dispersione tramite condizioni al contorno periodiche di Floquet. La presenza di una bandgap è convalidata tramite simulazioni numeriche, sottolineando il potenziale di queste strutture per applicazioni ingegneristiche.
Metamaterial, Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS), Bio-inspired, Mechanical Propertie, Wave Propagation., Metamateriali, Superfici Minimali Triperiodiche (TPMS), Ispirato alla Natura, Proprietà Meccaniche, Propagazione delle Onde.
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