学术前沿 | 基于增材制造的新型三维增材结构的压缩力学性能

COMSOL 多物理场仿真技术 · 公众号 · · 2024-12-04 21:07

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Auxetic Metamaterials 是一类通过人工设计内部 Auxetic 结构实现的具有负泊松比（NPR）性能的功能材料，由于其优异的抗冲击性、高比刚度和独特的力学行为，在航空航天、造船等领域具有广阔的应用前景。在这项工作中，我们提出了一种基于二维（2D） ART 的新型三维（3D）晶格不对称凹角三角形（LART）结构（LART），样品是通过液晶显示器（LCD） 3D 打印技术制造的。通过实验和有限元（FE）模拟相结合的方式，研究了 LART 在准静态压缩下的破碎响应以及结构参数对力学性能的影响。结果表明，LART 具有明显的 NPR 性能，并且可以通过改变参数来调节 LART 的力学性能。此外，还使用 FE 模拟研究了壁厚和单元数量对 LART 的影响。最后，将 LART 与 2D-ART 和 3D 重入晶格结构（3D-RE）进行了比较，以突出设计优势。结果表明，LART 具有优于其他两种结构的承载能力，比能量吸收（SEA）值分别是 2D-ART 和 3D-RE 的 17 倍和 2.34 倍。本文研究的 LART 构型均未出现单侧屈曲的不稳定变形，证明了其在软机器人和电子设备等领域的潜在应用。

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