拉胀超构材料的设计及相关性质的研究

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拉胀超构材料的设计及相关性质的研究
力学超构材料(Mechanical Metamaterials)因为人工设计的微结构所带来的奇特性质,得到研究者广泛关注。作为力学超构材料重要的一类,拉胀超构材料(Auxetic Metamaterials)由于人工微结构的独特变形机制,呈现出负的泊松比,从而带来一系列优异的力学性质,可应用在智能纤维、传感器、保护装置、减振和生物医药领域。
目前,拉胀超构材料的设计主要基于凹角结构、手性结构、旋转刚体结构和折纸结构等物理模型。本文首先讨论了拉胀超构材料的设计思路,其次基于凹角结构和手性结构设计了一些新颖的力学超构材料,利用复模法和3D打印制备了两种凹角和手性拉胀超构材料,最后对其应力、应变和弹性波传播进行了实验测量和模拟,并提出相应的理论模型。
1.基于反手性结构设计了一种连杆面外弯曲的拉胀超构材料。通过有限元方法分析发现该结构压缩变形时应力与其弯曲程度正相关,改变连杆的曲率可以调节该拉胀超构材料的有效刚度。
2.基于凹角结构设计了一种“拱形”单元。单轴拉、压实验结果表明该结构具有明显的拉胀现象和“J”型应力-应变曲线。
利用COMSOL模拟分析发现 ...

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关键词：相关性 Mechanical Materials material comsol