view in publisher's site

Homogenized mechanical properties of auxetic composite materials in finite-strain elasticity

Careful microstructural design can result in materials with counterintuitive effective (macroscale) mechanical properties such as a negative Poisson's ratio, commonly referred to as auxetic behavior. One specific approach to achieving auxetic behavior is to elastically connect structural elements with rotational degrees of freedom to result in elastic structures that unfold under uniaxial loading in specific directions, thereby giving rise to bi- or triaxial expansion, i.e. auxetic behavior (transverse expansion under uniaxial extension). This concept has been applied successfully to elastically coupled two-dimensional rigid rotational elements (such as rotating rectangles and triangles) which exhibit a negative effective in-plane Poisson's ratio under uniaxial (ex)tension. Here, we adopt this fundamental design principle but take it to the next level by achieving auxetic behavior in finitely strained composites made of stiff inclusions in a hyperelastic matrix, and we study the resulting elastic properties under in-plane strain by numerical homogenization. Our results highlight the emergence of auxetic behavior based on geometric arrangement and properties of the base material and demonstrate a path towards simple inclusion–matrix composites with auxetic behavior.

خواص مکانیکی همگن مواد مرکب اکتیک در الاستیسیته کرنش محدود

طراحی ریز ساختاری دقیق می‌تواند منجر به موادی با خواص مکانیکی موثر ضد بصری (مقیاس بزرگ)مانند نسبت پواسونی منفی شود که معمولا به عنوان رفتار کسیتیک شناخته می‌شود. یک رویکرد خاص برای دستیابی به رفتار کسیتیک، اتصال الاستیک عناصر ساختاری با درجات آزادی چرخشی است تا منجر به ساختارهای الاستیک شود که تحت بارگذاری تک محوری در جهات خاص آشکار می‌شوند، در نتیجه منجر به انبساط دو یا سه محوری، به عنوان مثال رفتار کسیتیک (انبساط عرضی تحت کشش تک محوری)می‌شود. این مفهوم به طور موفقیت آمیزی برای آلمان‌های چرخشی صلب دو بعدی کوپل شده الاستیک (مانند مستطیل دوار و مثلث‌ها)به کار برده شده‌است که یک نسبت پواسونی درون صفحه‌ای منفی تحت کشش تک محوری (ex)نشان می‌دهد. در اینجا ما این اصل طراحی اساسی را اتخاذ می‌کنیم اما آن را به سطح بعدی با دستیابی به رفتار محوری در کامپوزیت های با کرنش متناهی ساخته‌شده از مواد خارجی صلب در یک ماتریس هایپرالاستیک می‌بریم و خواص الاستیک حاصل تحت کرنش درون صفحه‌ای را با هموژنیزاسیون عددی مورد مطالعه قرار می‌دهیم. نتایج ما ظهور رفتار تهوع و استفراغ را براساس آرایش هندسی و خواص مواد پایه برجسته می‌کند و مسیری را به سمت کامپوزیت های ساده شامل - ماتریس با رفتار تهوع و استفراغ نشان می‌دهد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Condensed Matter Physics
  • ترجمه مقاله Condensed Matter Physics
  • مقاله فیزیک ماده چگال
  • ترجمه مقاله فیزیک ماده چگال
  • مقاله Civil and Structural Engineering
  • ترجمه مقاله Civil and Structural Engineering
  • مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • ترجمه مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • مقاله Mechanics of Materials
  • ترجمه مقاله Mechanics of Materials
  • مقاله مکانیک مواد
  • ترجمه مقاله مکانیک مواد
  • مقاله Atomic and Molecular Physics, and Optics
  • ترجمه مقاله Atomic and Molecular Physics, and Optics
  • مقاله فیزیک اتمی، مولکولی و اپتیک
  • ترجمه مقاله فیزیک اتمی، مولکولی و اپتیک
  • مقاله General Materials Science
  • ترجمه مقاله General Materials Science
  • مقاله علوم مواد عمومی
  • ترجمه مقاله علوم مواد عمومی
  • مقاله Electrical and Electronic Engineering
  • ترجمه مقاله Electrical and Electronic Engineering
  • مقاله مهندسی برق و الکترونیک
  • ترجمه مقاله مهندسی برق و الکترونیک
  • مقاله Signal Processing
  • ترجمه مقاله Signal Processing
  • مقاله پردازش سیگنال
  • ترجمه مقاله پردازش سیگنال
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.