通过几何工程利用非线性来增强重新进入蜂巢超材料的辅助性行为

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 计算力学 计算力学 计算力学

背景情况:

• 提高辅助性的传统方法通常依赖于复杂的建筑设计.
• 非经典的非线性呈现了一个未被充分探索的途径,用于增强辅助性质.
• 具有特定几何特征的格子结构可以表现出独特的机械反应.

研究的目的:

• 调查在成员层面简单的几何修饰的潜力,以增强辅助性行为.
• 利用格子结构中的非经典非线性来提高辅助性,特别是在大的变形下.
• 用先进的计算方法量化几何特征对波桑比率的影响.

主要方法:

• 采用变异异常态方法 (VAM) 和几何精确束理论进行数值分析.
• 使用薄条状梁和薄壁管状梁建模的辅助性单元细胞.
• 通过增材制造和压缩测试对基于薄带的辅助性单元细胞进行实验验证的数值发现.

主要成果:

• 基于薄带的二维回入微结构在压缩下显示出改善的辅助性行为.
• 在薄的圆形管子成员中,布拉齐尔的效应在张力下增强了辅助性,特别是在3D重新进入的几何体中.
• 实验结果与数值预测非常相匹配,表明由于非线性,负波桑比率增加了66%.

结论:

• 网格肋骨的简单几何工程提供了一种有效的替代方法来增强辅助性行为.
• 利用肢体层面的非线性,如横截面排卵和非线性性,显著提高了辅助性.
• 这些发现为通过几何优化设计具有可调节性质的先进辅助性材料提供了一条途径.