نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده نساجی، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایران
2 دانشکده هوافضا، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایران.
چکیده
نخ‌های آگزتیک، که به دلیل توانایی منحصر به فرد خود در گسترش جانبی تحت بارگذاری کششی شناخته شده‌اند، به عنوان مواد ساختاری نوآورانه و سازگار در حال شناخته شدن هستند. این نخ‌ها نویدبخش کاربردهای گسترده‌ای هستند، از جمله توسعه پارچه‌های آگزتیک با خواص بهبود یافته، تقویت مواد کامپوزیتی برای افزایش استحکام و دوام، و ایجاد حسگرهای هوشمند پوشیدنی پیشرفته با حساسیت و عملکرد بیشتر. در این مطالعه، یک چارچوب نظری جامع معرفی شده است که شامل یک مدل هندسی برای پیش‌بینی ضریب پواسون و یک مدل مکانیکی برای پیش‌بینی رفتار تنش-کرنش نخ آگزتیک چهارلا است. مدل‌های پیشنهادی پارامترهای کلیدی مانند شعاع اجزا، مدول یانگ و ضریب پواسون آنها، و میزان پیچش در هر متر ساختار نخ را در بر می‌گیرند. اعتبارسنجی دقیق این مدل‌ها با داده‌های تجربی منتشر شده قبلی نشان می‌دهد که این مدل‌ها از دقت و اطمینان بالایی برخوردار هستند و می‌توانند به‌خوبی ضریب پواسون و پاسخ‌های تنش-کرنش را پیش‌بینی کنند و با روندهای تجربی مشاهده‌شده هماهنگ باشند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]    Z. Wang, C. Luan, G. Liao, J. Liu, X. Yao, and J. Fu, "Progress in auxetic mechanical metamaterials: structures, characteristics, manufacturing methods, and applications, Advanced Engineering Materials, vol. 22, no. 10, p. 2000312, 2020.
[2]    P. U. Kelkar, H. S. Kim, K.-H. Cho, J. Y. Kwak, C.-Y. Kang, and H.-C. Song, "Cellular auxetic structures for mechanical metamaterials: A review, Sensors, vol. 20, no. 11, p. 3132, 2020.
[3]    K. E. Evans, "Auxetic polymers: a new range of materials, Endeavour, vol.15, no.4, pp.170-174, 1991.
[4]    G. Zhang, O. R. Ghita, C. Lin, and K. E. Evans, "Large-scale manufacturing of helical auxetic yarns using a novel semi-coextrusion process, Textile research journal, vol. 88, no. 22, pp.2590-2601, 2018.
[5]    S. Liu, X. Pan, D. Zheng, Z. Du, G. Liu, and S. Yang, "Study on the structure formation and heat treatment of helical auxetic complex yarn, Textile research journal, vol. 89, no. 6, pp. 1003-1012, 2019.
[6]    Z. Du, M. Zhou, H. Liu, and L. He, "Study on negative Poisson’s ratio of auxetic yarn under tension: Part 1–Theoretical analysis, Textile Research Journal, vol. 85, no. 5, pp. 487-498, 2015.
[7]    A. Sibal and A. Rawal, "Design strategy for auxetic dual helix yarn systems, Materials Letters, vol. 161, pp. 740-742, 2015.
[8]    S. Liu, Z. Du, G. Liu, X. Pan, and T. Li, "Study on the tensile behavior of helical auxetic yarns by modeling and mechanical analysis, The Journal of The Textile Institute, vol. 112, no. 10, pp. 1531-1537, 2021.
[9]    M. Razbin, M. Jamshidi Avanaki, A. A. A. Jeddi, and H. Dabiryan, "A systematic study on the predictability of different methods to predict the maximum Poisson’s ratio of helical auxetic yarn, The Journal of the Textile Institute, vol. 113, no. 1, pp. 90-100, 2022.
[10]  M. Kwietniewski and D. Miedzińska, "Numerical analysis of Helical Auxetic Yarn elastomeric core tension," in AIP Conference Proceedings, 2019, vol. 2078, no. 1: AIP Publishing.
[11]  J. McAfee and N. H. Faisal, "Parametric sensitivity analysis to maximise auxetic effect of polymeric fibre based helical yarn, Composite structures, vol. 162, pp. 1-12, 2017.
[12]  M. Razbin, M. Jamshidi Avanaki, A. A. Asghariyan Jeddi, and H. Dabiryan, "Maximum Negative Poisson’s Ratio of Double-Core Helical Auxetic Yarns Under Uniaxial Loading: A Study on the Effect of Structural Parameters via Full Factorial Experimental Design Method, Journal of Textiles and Polymers, vol. 9, no. 3, pp. 37-44, 2021.
[13]  G. Zhang, O. Ghita, and K. E. Evans, "The fabrication and mechanical properties of a novel 3-component auxetic structure for composites, Composites Science and Technology, vol. 117, pp. 257-267, 2015.
[14]  Y. Shen and S. Adanur, "Mechanical analysis of the auxetic behavior of novel braided tubular structures by the finite element method, Textile research journal, vol. 89, no. 23-24, pp. 5187-5197, 2019.
[15]  A. Lolaki, M. Zarrebini, D. Mostofinejad, M. Shanbeh, and S. M. Abtahi, "Intensification of auxetic effect in high stiffness auxetic yarns with potential application as the reinforcing element of composite, Journal of Industrial Textiles, vol. 51, no. 3_suppl, pp. 5169S-5185S, 2022.
[16]  M. Razbin and R. Bagherzadeh, "Predicting the longitudinal young’s modulus of helical auxetic yarn reinforced unidirectional composite, The Journal of The Textile Institute, vol. 114, no. 2, pp. 273-281, 2023.
[17]  T. C. Lim, "Semi‐auxetic yarns, physica status solidi (b), vol. 251, no. 2, pp. 273-280, 2014.
[18]  Z. Ge, H. Hu, and S. Liu, "A novel plied yarn structure with negative Poisson’s ratio, The Journal of the Textile Institute, vol. 107, no. 5, pp. 578-588, 2016.
[19]  J. Zeng and H. Hu, "A theoretical analysis of deformation behavior of auxetic plied yarn structure, Smart Materials and Structures, vol. 27, no. 7, p. 075003, 2018.
[20]  N. Jiang and H. Hu, "Auxetic yarn made with circular braiding technology, physica status solidi (b), vol. 256, no. 1, p. 1800168, 2019.
[21]  M. Razbin, M. Jamshidi Avanaki, A. A. Asghariyan Jeddi, and H. Dabiryan, "Double-core helical auxetic yarn: a Novel structure, geometrical modeling and experimental verification, The Journal of the Textile Institute, vol. 113, no. 7, pp. 1256-1269, 2022.
[22]  M. Razbin, M. J. Avanaki, and A. A. A. Jeddi, "Application of artificial neural network and full factorial method to predict the Poisson’s ratio of double core helical auxetic yarn, The Journal of the Textile Institute, vol. 114, no. 2, pp. 198-206, 2023.
[23]  L. Chen et al., "Stretchable negative Poisson's ratio yarn for triboelectric nanogenerator for environmental energy harvesting and self-powered sensor, Energy & Environmental Science, vol. 14, no. 2, pp. 955-964, 2021.
[24]  X. Guan, B. Xu, J. Huang, T. Jing, and Y. Gao, "Fiber-shaped stretchable triboelectric nanogenerator with a novel synergistic structure of opposite Poisson's ratios, Chemical Engineering Journal, vol. 427, p. 131698, 2022.
[25]  R. Wu, S. Seo, L. Ma, J. Bae, and T. Kim, "Full-fiber auxetic-interlaced yarn sensor for sign-language translation glove assisted by artificial neural network, Nano-Micro Letters, vol. 14, no. 1, p. 139, 2022.
[26]  J. Zeng, H. Cao, and H. Hu, "Finite element simulation of an auxetic plied yarn structure, Textile research journal, vol. 89, no. 16, pp.3394-3400, 2019.
[27]  W. S. Ng and H. Hu, "Tensile and deformation behavior of auxetic plied yarns, physica status solidi (b), vol. 254, no. 12, p. 1600790, 2017.