Μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων αυξητικής δομής σχήματος «μπισκότου» με ανάλυση πεπερασμένων στοιχείωνΜελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων αυξητικής δομής σχήματος «μπισκότου» με ανάλυση πεπερασμένων στοιχείωνStudy of the mechanical properties of cookie-shaped auxetic structure by finite element analysis Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2023-02-202023elΤα μεταϋλικά αποτελούν κατηγορία τεχνητά κατασκευασμένων υλικών τα οποία παρουσιάζουν ιδιότητες που συναντώνται ελάχιστα ή και καθόλου σε φυσικά υλικά. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων τους, ενδείκνυνται ως ιδανικές επιλογές για πληθώρα εφαρμογών. Επομένως, η ενδελεχής μελέτη των ιδιοτήτων των μεταϋλικών καθώς και η εξάρτηση αυτών από τις διάφορες παραμέτρους τους καθίσταται ιδιαίτερα σημαντική. Υποκατηγορία αυτών των υλικών είναι τα αυξητικά υλικά, τα οποία παρουσιάζουν αρνητικό λόγο Poisson και κατ’ επέκταση αντίστροφο μηχανισμό παραμόρφωσης. Δηλαδή κατά την εφαρμογή μιας θλιπτικής τάσης στον διαμήκη άξονα, τα αυξητικά συστέλλονται εγκαρσίως αντίθετα με εκείνα που έχουν θετικό λόγο Poisson, τα οποία σε αντίστοιχη καταπόνηση διαστέλλονται. Στην παρούσα εργασία δημιουργείται η αυξητική δομή σχήματος cookie με 4 πέταλα μέσω ενός συνόλου εξισώσεων. Ο σχεδιασμός της δομής γίνεται στο πρόγραμμα Inventor της Autodesk. Στην συνέχεια μελετάται η επίδραση της κάθε παραμέτρου στην τιμή του λόγου Poisson καθώς και του μέτρου δυσκαμψίας. Τα μεγέθη αυτά υπολογίζονται με ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων στο πρόγραμμα Inventor Nastran της Autodesk. Τέλος, ως παράδειγμα πιθανής εφαρμογής, γίνεται αντικατάσταση του εσωτερικού μίας ρομποτικής αρπάγης με πλέγμα της παραπάνω αυξητικής δομής. Από αυτή την εφαρμογή διερευνάται η ικανότητα συγκράτησης αντικειμένων από τον μηχανισμό αλλά και οι τάσεις που δημιουργούνται εντός του πλέγματος κατά την διαδικασία συγκράτησης.Metamaterials are a category of artificially manufactured materials that exhibit extraordinary properties not available or not easily obtainable in natural materials. Because of these properties, they are ideal choices for a plethora of applications. Therefore, the thorough study of the properties of metamaterials as well as their dependence on their various parameters becomes particularly important. A subcategory of these materials is auxetic materials, which present a negative Poisson ratio and, by extension, an inverse deformation mechanism. That is, when compressive stress is applied to the longitudinal axis, auxetics contract transversely, contrary to materials with a positive Poisson's ratio, which expand under corresponding stress. In this thesis, the auxetic 4-petal cookie-shaped structure is generated through a set of equations. The design of the structure is created in Autodesk's Inventor program. Then the effect of each parameter on Poisson’s ratio as well as the stiffness is studied. These values are calculated by finite element analysis in Autodesk's Inventor Nastran program. Finally, as a case study, a grid of the above auxetic structure is placed as an infill of a robotic gripper. This application investigates the ability to hold objects by the mechanism, as well as the stresses created within the mesh during the holding process.http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και ΔιοίκησηςKoustoumpardis_Christos-Gerasimos_Dip_2023.pdfChania [Greece]Library of TUC2023-02-20application/pdf2.2 MBfree Koustoumpardis Christos-Gerasimos Κουστουμπαρδης Χρηστος-Γερασιμος Stavroulakis Georgios Σταυρουλακης Γεωργιος Bakatsaki Maria Μπακατσακη Μαρια Moustakis Vasilis Μουστακης Βασιλης Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete Poisson's ratio Λόγος Poisson Auxetic materials Αυξητικά υλικά Metamaterials Μεταϋλικά Finite element analysis Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων