专栏名称: COMSOL 多物理场仿真技术
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学术前沿 | 负刚度机械超材料:综述

COMSOL 多物理场仿真技术  · 公众号  ·  · 2024-12-21 21:17

正文

近年来,超材料蓬勃发展,负刚度机械超材料(NSMMS)成为一个重要的分支。过去十年的广泛研究在这一领域取得了富有成效的成果。这项工作包括对负刚度行为的起源的深入探索,以及在NSMMS中使用的实现机制和构造方法的详细演示。此外,本文还强调了这些超材料的各种应用范围,包括能量吸收、先进的执行器、可展开和变形结构、振动控制等。最后,简要介绍了这种超材料的未来发展方向。

本文深入回 顾并介绍了负刚度机械超材料(NSMMs)不断发展的研究领域及其当前应用。近年来,增材制造技术的进步推动了NSMMs的发展,使其在多个领域展现出巨大的潜力,包括能量吸收、振动与噪声缓解、可部署结构以及医疗植入物等。尽管NSMMs表现出显著的应用前景,但它们仍处于开发阶段,距离广泛商业化应用还有很长的路要走。在能量吸收领域,NSMMs面临与其他材料相比性能差距的挑战。要克服这一困难,可以通过构建策略、拓扑优化以及高性能基础材料的结合来实现。然而,作者对这些材料在缓冲和能量吸收领域的应用保持谨慎态度。虽然这些材料在某些对性能要求相对较低的应用中(如体育保护和包装)可能有效,但它们不太可能满足像车辆碰撞保护等关键领域的严格性能要求。此外,要实现这些目标,成熟的技术路径尚未建立。尽管一些新颖的机制可能使NSMMs在静态测试条件下表现出色,但它们在冲击环境中的效果仍然受到显著限制。







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