【摘 要】
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相比传统工程材料,负泊松比机械超材料具有许多优异的力学性能。本文提出一种新型的可变弧角弧边内凹负泊松比蜂窝结构,并由二维模型构造出三维模型结构。在静力学方面,利用能量法得到了二维胞元材料的等效泊松比和等效弹性模量的解析表达式,并与有限元数值结果对比,验证了解析结果的有效性。论文讨论了二维胞元材料的几何结构参数与材料力学性能的关联,这对该类轻质超材料的力学性能分析和设计提供了理论依据。在动力学研究方
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相比传统工程材料,负泊松比机械超材料具有许多优异的力学性能。本文提出一种新型的可变弧角弧边内凹负泊松比蜂窝结构,并由二维模型构造出三维模型结构。在静力学方面,利用能量法得到了二维胞元材料的等效泊松比和等效弹性模量的解析表达式,并与有限元数值结果对比,验证了解析结果的有效性。论文讨论了二维胞元材料的几何结构参数与材料力学性能的关联,这对该类轻质超材料的力学性能分析和设计提供了理论依据。在动力学研究方面,本文从理论上计算了二维模型胞元的相对密度,利用ABAQUS分别建立了二维胞元材料和三维胞元材料的有限元模型,给出了该蜂窝结构在7m/s、21m/s、35m/s和70m/s速度冲击作用下的结构变形模式和动力响应曲线。基于胞元结构变形方式,论文讨论了蜂窝结构在冲击过程中的变形模式以及整体蜂窝结构在冲击中的相对密度变化和变形失效特征,并给出蜂窝材料在不同冲击速度下的体能量吸收率和平台应力。探讨了胞元材料的弧度参数和冲击速度与蜂窝结构变形模式、动力响应曲线、体能量吸收率和平台应力之间的关联,这对该类轻质超材料的吸能效果分析和冲击变形失效研究提供了力学依据。
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