优化多相材料的机械性能与辅助相的辅助相
Maciej Zawistowski1, Arkadiusz Poteralski1
1Department of Computational Mechanics and Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice, Poland.
Materials (Basel, Switzerland)
|January 10, 2026
概括
辅助性材料,具有独特的负波桑比率,增强了多相复合材料. 这些辅助性结构的优化提高了刚性,并最大限度地减少了侧向应变,从而提高了材料性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 辅助性材料表现出负波桑比率,导致不寻常的变形行为.
- 这些特性为开发具有增强机械特性的先进多相材料提供了潜力.
研究的目的:
- 为了优化包含辅助性相的多相材料.
- 目标是达到增加的刚度 (Young的模量) 和接近零的侧向应变.
主要方法:
- 采用多尺度建模来优化单元细胞几何形状 (auxetic 和常规).
- 构成阶段的材料特性是使用代表体积元素来确定的.
- 分析了四种单元细胞类型和三种包含模式.
主要成果:
- 加入辅助性相增加了有效的模量,超过了单个相的有效性.
- 在单轴张力期间观察到接近零的侧向应变.
- 在所有优化案例中都实现了有效的Poisson比率的显著降低.
结论:
- 具有辅助性相的优化多相材料表现出优越的刚性和受控的变形.
- 这种方法有效地提高了复合材料的机械性能.
