M. P. Varygina
NUMERICAL ANALYSIS OF THE EFFECT OF UNIT CELL
ROTATION ON THE DEFORMATION OF POROUS PERIODIC STRUCTURES
UNDER COMPRESSION
DOI: 10.17804/2410-9908.2026.4.151-161 Sandwich structures with triply periodic minimal surfaces, characterized by periodic geometry and minimal surface area, offer a combination of high physical and mechanical properties and adaptability to various design requirements. These structures are promising for application in the aerospace and automotive industries, civil engineering, and biomedical engineering. Finite element analysis is an essential tool for assessing the load-bearing capacity and mechanical behavior of such structures. This paper presents the results of numerical modeling of the stress-strain state of structures with a spatial infill in the form of regularly repeating unit cells representing surfaces with zero mean curvature. Numerical models are constructed for Schoen IWP surfaces and Schwarz primitives, including the creation and regularization of the facet geometry of a unit cell with a given relative density, and the generation of structural elements of periodic structures. The influence of the orientation and size of the unit cell on the mechanical behavior of structures under compression is considered. The stiffness efficiency depending on the topology of the structures is analyzed.
Acknowledgement: The work was performed under the state assignment from the Russian Ministry of Science and Higher Education for the FRC ICT. Keywords: triply periodic minimal surfaces, finite element model, Schwarz primitives, Schoen IWP, stress-strain state, sandwich panels
М. П. Варыгина
ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОВОРОТА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ
ЯЧЕЕК НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ ПОРИСТЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ
СТРУКТУР ПРИ СЖАТИИ
Сэндвич-структуры с трижды периодическими минимальными поверхностями, характеризующиеся периодической геометрией и минимальной площадью поверхности, сочетают в себе высокие показатели физико-механических характеристик и адаптивность к различным конструкционным требованиям. Эти структуры являются перспективными для применения в аэрокосмической и автомобильной промышленности, гражданском строительстве и биомедицинской инженерии. Конечно-элементный анализ является необходимым инструментом при оценке несущей способности и механического поведения таких структур. В данной работе представлены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния конструкций с пространственным заполнением в виде регулярно повторяющихся элементарных ячеек, представляющих собой поверхности с нулевой средней кривизной. Для поверхностей IWP Шоэна и примитивов Шварца построены численные модели, включающие создание и регуляризацию фасетной геометрии элементарной ячейки с заданной относительной плотностью, генерацию элементов конструкций периодических структур. Рассмотрено влияние ориентации и размера элементарной ячейки на механическое поведение конструкций при сжатии. Выполнен анализ жесткостной эффективности в зависимости от топологии структур.
Благодарность: Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для Федерального исследовательского центра информационных и вычислительных технологий. Ключевые слова: трижды периодические минимальные поверхности, конечно-элементная модель, примитивы Шварца, поверхности Шоэна, напряженно-деформированное состояние, сэндвич-панели 
Библиографическая ссылка на статью
Varygina M. P. Numerical Analysis of the Effect of Unit Cell Rotation on the Deformation of Porous Periodic Structures under Compression // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2026. - Iss. 4. - P. 151-161. - DOI: 10.17804/2410-9908.2026.4.151-161. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2026-4/2026-4_555.html (accessed: 26.09.2026).
|
