拉胀力学超构材料的设计、制备及性能研究
力学超构材料(Mechanical metamaterials)是当下的研究热点,并在近几年发现了多种新奇的现象和物理性质。作为力学超构材料重要的一类,拉胀超构材料由于人工设计微结构的几何和变形机理,呈现出负的泊松比,并因此具备一系列独特的力学性质。
拉胀超构材料的存在给人们提供了控制材料形变的手段,最近负泊松比正吸引越来越多研究者的关注,它颠覆了人们对于材料在应力作用下变形响应的认知,并带来了一系列新奇的力学效应,具有广阔的应用前景。目前拉胀超构材料可以通过引入凹角结构或旋转结构来实现。
本文对拉胀超构材料的设计、制备和力学性能进行了理论和实验的研究。主要讨论了基于凹角结构、手性结构和旋转刚体结构的三维拉胀超构材料的设计,基于3D打印技术制备了一系列基于三维反手性结构的拉胀超构材料并对其可回复性、强度、弹性波传播等性能进行了实验和模拟分析。
1.运用理论和有限元模拟相结合的方法系统研究了三类拉胀超构材料的设计,分别为凹角结构、手性结构和旋转刚体结构。基于凹角结构设计了一种三维改良型双箭头拉胀超构材料,模拟表明其具有各向异性负泊松比行为,泊松比最 ...