Latis malzemelerin enerji emme ve ezilme davranışlarının statik ve dinamik yüklemeler altında incelenmesi

Latis malzemeler, yoğun katılara kıyasla, hafiflik, yüksek mukavemet ve yüksek enerji emme kapasitesi gibi bir dizi üstün özelliklere sahiptir. Bu üstün özelliklerinden dolayı latis malzemeler makine, inşaat, havacılık, uzay, otomotiv, biyomedikal ve kişisel koruyucu ekipmanlar dâhil olmak üzere çeşitli endüstrilerde yapısal bileşenler olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Eklemeli imalat teknolojilerinde son yıllarda yaşanan ilerlemeler, geleneksel üretim metotları ile üretilemeyen geometriye sahip latis malzemelerin üretilebilir hale gelmesini mümkün kılmıştır. Bununla birlikte, teknolojinin gelişmesiyle daha yüksek enerji emme kapasitesine sahip malzemelere olan ihtiyaçların artması, farklı birim hücre geometrilerine sahip latis malzemelerin enerji emme ve ezilme davranışlarının incelenmesini önemli bir araştırma konusu haline getirmiştir. Ancak, bu tür malzemeler üzerine yapılan çalışmalar, günden güne artmakla birlikte, genellikle Altıgen ve diğer klasik latis malzemelerle sınırlıdır. Bu çalışmada, üstün mekanik özelliklere sahip, Karma Altıgen-2 Üçgen, Hiyerarşik-3 Üçgen, Değiştirilmiş Kagome-I, Değiştirilmiş Kagome-II ve Değiştirilmiş Kagome-III adında beş yeni izotropik latis malzemenin (C Tekoğlu. Truss-lattice materials consisting of mixed polygons, 2023. World Intellectual Property Organization, Başvuru numarası:PCT/TR2022/051154.) düzlem içi enerji emme ve ezilme davranışları sonlu elemanlar analizleri ile incelenmiştir. Sonuçlar, Altıgen ve Üçgen-Üçgen latislere ait analizlerle karşılaştırılmıştır. Latislerin ezilme davranışları gözlemlenerek yükleme hızına göre 3 farklı deformasyon modu tanımlanmıştır: sanki statik, geçiş ve dinamik mod. Enerji emme ve ezilme davranışları, literatürde sıklıkla kullanılan beş farklı metrik kullanılarak karşılaştırılmıştır: yoğunlaşma birim şekil değiştirmesi, tepe çarpışma gerilmesi, ortalama plato gerilmesi, toplam enerji emilimi ve ideallik parametresi. Sanki statik ve geçiş modlarında Üçgen-Üçgen latis ile birlikte Değiştirilmiş Kagome-II latis yapısı en düşük enerji emme kapasitesine sahiptirler. Karma Altıgen-2 Üçgen, Hiyerarşik-3 Üçgen, Değiştirilmiş Kagome-I ve Değiştirilmiş Kagome-III latis yapıları, Altıgen latise kıyasla sanki statik modda sırasıyla, %19.6, %20.2, %19 ve %27, geçiş modunda ise sırasıyla, %17, %11.6, %10.8 ve %29.5 daha yüksek enerji emme kapasitesi sergilemiştir. Dinamik modda ise Altıgen latis en düşük enerji emme kapasitesine sahiptir. Karma Altıgen-2 Üçgen, Hiyerarşik-3 Üçgen, Üçgen- Üçgen, Değiştirilmiş Kagome-I, Değiştirilmiş Kagome-II ve Değiştirilmiş Kagome-III latis yapıları dinamik modda sırasıyla, Altıgen latise kıyasla, %22.5, %5, %5.1, %9.9, %10.8 ve %26.1 daha yüksek enerji emme kapasitelerine sahiptir. Tüm deformasyon modlarında en yüksek enerji emme kapasitesine sahip latis Değiştirilmiş Kagome-III'tür. İdeallik parametresi açısından ise Hiyerarşik-3 Üçgen latis yapısı ideal bir enerji emiciye en yakın davranışı sergilemiştir. Bu çalışma, tez kapsamında incelenen latislerin enerji emme ve ezilme uygulamalarında sıklıkla kullanılan Altıgen ve diğer klasik latis malzemelere önemli rakipler olduklarını açıkça ortaya koymaktadır.