Abra el hueso y verá una estructura fina. Pequeñas vigas, llamadas turbocola, se conectan entre sí en muestras corruptas, dividen el estrés y tienen una dureza impresionante en los huesos de préstamo. ¿Qué pasa si el contenido hecho por humanos puede mostrar características similares?
Yo en un papel nuevo Academia Nacional de Ciencias Nexus AcciónInvestigadores de Pan Engineering, Pan Arts and Sciences y la Universidad de Arshas han descubierto que agregar solo la cantidad correcta de trastorno a la estructura de ciertos materiales puede hacerlos resistentes a agrietarse más de dos veces.
Esta búsqueda abre la puerta al uso más amplio del llamado “metimómetro mecánico”, que tiene un segmento fabricado por estructuras internas, muchas técnicas de fabricación digital, como impresión 3D y corte con láser. O endurecer por peso.
Hasta este punto, uno de los mayores desafíos que enfrentan los metómetros mecánicos ha sido su fragilidad. Kevin Turner, profesor de ingeniería mecánica y mecánica aplicada (MEAM) y el departamento de John Henry Town y autor principal de Paper, dice Kevin Turner en Pan Engineering, “no en total, pero muchos metómetros mecánicos impresos en 3D hay un factor limitado. “
Este nuevo resultado promete resolver este problema y un costo relativamente bajo. Turner dice “Simplemente cambiando la geometría interna, sin cambiar el contenido”, puede aumentar la dureza 2.6 veces. “
Influenciado por la naturaleza
Los materiales naturales generalmente causan un trastorno de escamas pequeñas. Además del hueso humano, los investigadores indican la pizca, la sustancia dentro de la costa. En lugar de estructuras de repetición regulares, estos materiales contienen minutos, aparentemente las variaciones aleatorias están en el espacio entre sus componentes estructurales.
Durante décadas, los ingenieros han sido influenciados por la naturaleza, pero a menudo copiando una estructura del fabricante como el patrón Hannicomob, que mantiene su potencia mientras mantiene su resistencia. Las estructuras de panal se pueden encontrar en algunos envases de cartón y refuerzos de metal dentro de las alas de la aeronave. “Este es un modelo muy regular”, dijo Turner.
Por el contrario, la metomótica probada en papel mostró grandes muestras de regularmente a lo extremadamente defectuoso. “Las muestras que funcionaron bien, en las que el crecimiento del crecimiento del crack fue el más difícil, no contenían muestras de repetición regulares”. “La geometría era diferente en sus diferentes áreas”.
Examinar los límites de la enfermedad
Para probar si el trastorno tensa metamometriales mecánicos, los investigadores realizaron miles de impresiones de mecánica informática de varias muestras diferentes, basadas en una red trilateral, conocida como traza. En algunas personas, el triángulo se organizó en un equilibrio perfecto, mientras que en otras, los nodos se molestaron al mover los nodos donde se encontraron los triángulos.
El equipo se dirigió a muestras de imitación informática y desarrolló versiones físicas de los conjuntos de geometría, que se ordenan geometría y varios niveles de desorden.
Cuando intentaron romper el contenido, en el laboratorio y en la imitación, salió una tendencia clara. Fulko dice: “Había un trastorno de superficie especial, por lo que los patrones que cortamos en el contenido se veían algo regulares pero no en absoluto, donde logramos lograr el alto nivel de rendimiento. Se han hecho”.
Matar el equilibrio correcto
El nivel perfecto de trastornos, no muy bajo, o demasiado, mantuvo la fuerza y la dureza de la mayoría de los materiales, aumentando su dureza, pero trató mucho más de diseñar que la estructura repetida. “Los sistemas no controlados a menudo no se usan en ingeniería porque el diseño es muy complicado”, dijo Turner.
Fulko trabajó con Michael Budzak, profesor asociado Michael Budzak en ingeniería mecánica y de producción en la Universidad de Ahars, para mejorar el proceso de fabricación y para preparar muestras, Dinamarca para usar el cortador láser más preciso en el laboratorio de Budzak para preparar muestras. “Tuve que reconstruir completamente mis configuraciones experimentales para usar su equipo fabricado”, dice Fulco.
El concepto de la fuerza de la enfermedad
Para comprender cómo la estructura defectuosa aumentó con fuerza, el equipo realizó un experimento con la ayuda de una profesora de Mary Amanda Wood en Douglas Dorian, Penn Arts and Sciences, Física y Astronomía, y en este momento un documental post en el laboratorio de Doren. Compañero, Hangiian Xiao. (Fue investigador del Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales, o MRSEC).
Cuando algunos materiales, incluidos los polímeros que han cortado las muestras, se extienden, su Bayer Franzens, una propiedad que hace que la luz se divida en dos caminos diferentes, cambios. Visto a través de la configuración correcta, la apariencia de la sustancia cambia con diferentes niveles de estrés mecánico.
Tomar fotos de muestras con diferentes muestras, con una muestra regular y con los trastornos de otras personas, los investigadores lograron imaginar exactamente la misma manera que las grietas se extendieron a través del material.
Recientemente. , El trastorno evitó que las grietas viajaran en líneas rectas. Fulko dice: “La represión con un material invasivo debe dañarse en un área muy grande”. En las fotos capturadas por el equipo, los eventos de la fractura aparecen de cerca en la línea recta en la muestra simétrica, pero cada vez más se dispersan entre los desfavorecidos.
Yendo más allá del laboratorio
En el futuro, los investigadores esperan que sus búsquedas fomenten una amplia gama de muestras en metometrios mecánicos y diseño mecánico. “Usamos el triángulo, pero eso es muy básico”, dice Fulko.
El éxito del diseño afectado por la naturaleza también muestra que los ingenieros pueden tener significativamente cada vez más para aprender del diseño de materiales naturales. “Combinar una variedad de contenido y agregar diferentes geometrías a diferentes escalas son oportunidades muy interesantes”, dice Fulko. “Esto es lo que vemos cuando miramos los materiales naturales de alto rendimiento”.
Finalmente, el equipo considera los desarrollos que dan como resultado un contenido y estructuras mejorados con aplicaciones en industrias como Aerospace, donde es muy importante soportar el crecimiento y la resistencia de la grieta. “Estamos permitiendo el uso generalizado del metómetro mecánico en aplicaciones estructurales identificando la ruta geométrica para mejorar la dureza”, dice Turner.
Este estudio se realizó en Pan Pennie Engineering, Programa MRSEC de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Arshas y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) MRSEC (premios DMR 1720530 y DMR -2309043), National fue respaldado por el graduado de ciencias e ingeniería de defensa. (NDSEG) Programa de becas y Fundaciones de William bajo el programa William Experience (VIL50302).
