Mauruuru koe mo te toro ki Nature.com. Kei te whakamahi koe i tetahi putanga tirotiro me te tautoko CSS iti. Mo te wheako pai rawa atu, e taunaki ana matou me whakamahi koe i tetahi kaitirotiro kua whakahoutia (me monohia ranei te Aratau Hototahi ki Internet Explorer). I tenei wa, hei whakarite i te tautoko tonu, kei te whakaatuhia e matou te waahi kaore he momo me te JavaScript.
He nui te whakamahi i nga hanganga o te roopu sandwich i roto i nga umanga maha na te nui o nga taonga miihini. Ko te whakaurunga o enei hanganga he mea tino nui ki te whakahaere me te whakapai ake i o raatau taonga miihini i raro i nga momo ahuatanga uta. Ko nga hanganga lattice concave he kaitono tino pai mo te whakamahi hei whakaurunga i roto i aua hanga hanawiti mo etahi take, ara ki te whakakoi i to ratou elasticity (hei tauira, te ōwehenga a Poisson me nga uara maro elastic) me te ngongo (hei tauira, te elasticity teitei) mo te ngawari. Ko nga ahuatanga ōwehenga kaha-ki-taimaha ka tutuki ma te whakatikatika noa i nga huānga ahuahanga e hanga ana i te pūtau wae. I konei, ka tirotirohia e matou te whakautu flexible o te paparanga hanawiti matua paparanga-3 ma te whakamahi i te tātari (ara, te ariā zigzag), te rorohiko (arā, te huānga mutunga) me nga whakamatautau whakamatautau. I wetewetehia ano e matou te paanga o nga momo tawhā āhuahanga o te hanganga kurupae kurupae (hei tauira, te koki, te matotoru, te roa o te pūtau wae ki te ōwehenga teitei) ki te whanonga miihini katoa o te hanga hanawiti. Kua kitea e matou ko nga hanganga matua me te whanonga auxetic (arā ko te ōwehenga o Poisson tōraro) e whakaatu ana i te kaha whiri teitei ake me te iti o te ahotea kutikuti o waho o te rererangi ki te whakataurite ki nga pae kupenga tikanga. Ka taea e a maatau kitenga te huarahi mo te whakawhanaketanga o nga hanganga paparanga maha kua oti te hangai me nga kurupae matua o te hoahoanga mo te mokowhiti rererangi me te tono koiora.
Na te kaha o te kaha me te iti o te taumaha, ka whakamahia nuitia nga hanganga hanawiti i roto i nga umanga maha, tae atu ki te hoahoa taputapu miihini me te taakaro, te moana, te aerospace, me te miihini koiora. Ko nga hanganga lattice concave tetahi kaitono e kiia ana hei paparanga matua i roto i aua hanganga hiato na te kaha ake o te whakaurunga o te kaha me te nui o te kaha-ki-taimaha rawa1,2,3. I nga wa o mua, kua whakapau kaha ki te hoahoa i nga hanganga hanawiti mama me nga kurupae concave hei whakapai ake i nga ahuatanga miihini. Ko etahi tauira o aua hoahoa ko te taumahatanga teitei i roto i nga takere o te kaipuke me te ruri i roto i nga motuka4,5. Ko te take i tino paingia ai te hanga lattice concave, ahurei me te pai mo te hanga papa hanawiti ko tona kaha ki te whakakoi takitahi i ona ahuatanga elastomechanical (hei tauira, te rapa me te whakataurite Poisson). Ko tetahi o nga mea whakamere ko te whanonga auxetic (te owehenga kino a Poisson ranei), e tohu ana ki te roha taha taha o te hanga mahanga ina totoro roa. Ko tenei whanonga rerekee e pa ana ki te hoahoa hangahanga moroiti o ona puutau tuatahi7,8,9.
Mai i te rangahau tuatahi a Lakes ki te hanga pahuka a auxetic, kua whakapau kaha ki te whakawhanake i nga hanganga maiengi me te ōwehenga o Poisson kino10,11. He maha nga ahuahanga kua whakaarohia hei whakatutuki i tenei whainga, penei i te kirikiri, te ahua-maroki, me te maataki o nga pūtau hurihuri,12 e whakaatu ana i te whanonga auxetic. Na te taenga mai o nga hangarau hanga taapiri (AM, e mohiotia ana ko te taa 3D) i whakahaerea te whakatinanatanga o enei hanganga 2D, 3D auxetic ranei13.
Ko te whanonga auxetic e whakarato ana i nga ahuatanga miihini ahurei. Hei tauira, kua whakaatu mai a Lakes me Elms14 he nui ake te kaha tuku o te pahuka a auxetic, he teitei ake te kaha o te whakaurunga o te kaha o te kaha, he iti ake te pakari i te pahuka i te tikanga. Mo nga ahuatanga miihini hihiko o nga pahuka a auxetic, he nui ake te kaha o te aukati i raro i nga kawenga pakaru hihiri me te roanga teitei ake i raro i te taumahatanga parakore15. I tua atu, ko te whakamahi i nga muka auxetic hei rauemi whakakaha i roto i nga hiato ka pai ake o raatau taonga miihini16 me te aukati i te kino na te toronga muka17.
Kua kitea hoki e te rangahau ko te whakamahi i nga hanganga auxetic concave hei uho o nga hanganga hiato kopiko ka taea te whakapai ake i o raatau mahi ki waho o te rererangi, tae atu ki te pakari me te kaha o te whiri18. Ma te whakamahi i te tauira paparanga, kua kitea ano ka taea e te matua auxetic te whakanui ake i te kaha whati o nga panui hiato19. Ko nga mea hiato me nga muka auxetic ka aukati i te whakatipu kapiti ki nga muka tikanga20.
I whakatauira a Zhang et al.21 i te whanonga tukinga hihiri o te hokinga mai o nga hanganga pūtau. I kitea e ratou ka taea te whakapai ake i te ngaohiko me te urunga o te hiko ma te whakanui ake i te koki o te pūtau wae auxetic, ka puta he pae kupenga me te ōwehenga o Poisson kino ake. I kii ano ratou ka taea te whakamahi i nga panui hanawiti auxetic hei hanga whakamarumaru ki nga taumahatanga o te reanga teitei. I korero ano a Imbalzano et al.22 ka taea e nga pepa hiato auxetic te tihore i te kaha ake (arā, e rua ake te nui) na roto i te huringa kirihou ka taea te whakaheke i te tere o runga i te taha whakamuri ma te 70% ka whakatauritea ki nga pepa papa kotahi.
I nga tau tata nei, kua aro nui ki nga rangahau tau me nga rangahau whakamatautau mo nga hanganga hanawiti me te whakakii auxetic. Ko enei rangahau e whakaatu ana i nga huarahi hei whakapai ake i nga ahuatanga miihini o enei hanganga hanawiti. Hei tauira, ma te whakaaro ki tetahi paparanga auxetic tino matotoru hei uho o te papa hanawiti ka nui ake te whai huatanga Young's modulus i te paparanga tino pakari23. I tua atu, ko te whanonga piko o nga kurupae laminated 24 ranei ngongo matua auxetic 25 ka taea te whakapai ake me te algorithm arotautanga. He rangahau ano mo te whakamatautau miihini o nga hanganga hanawiti matua ka taea te whakawhanui i raro i nga kawenga uaua ake. Hei tauira, ko te whakamatautau whakakopeketanga o nga hiato raima me nga whakahiato awhi, nga panui hanawiti i raro i nga kawenga pahū27, nga whakamatautau piko28 me nga whakamatautau paanga tere-iti29, tae atu ki te tātaritanga o te piko-kore o nga awhi hanawiti me nga whakahiato kaiawhina rerekee mahi30.
Na te mea he nui te wa me te utu nui te whaihanga rorohiko me nga arotake whakamatautau o aua hoahoa, he hiahia ki te whakawhanake i nga tikanga ariā ka taea te whakarato i nga korero e hiahiatia ana hei hoahoa i nga hanganga matua auxetic multilayer i raro i nga tikanga uta noa. wā whaitake. Heoi, he maha nga herenga o nga tikanga tātari hou. Ina koa, kaore i te tino tika enei ariā ki te matapae i te whanonga o nga rawa hiato ahua matotoru me te tātari i nga hiato i tito mai i etahi rawa he rerekee nga ahuatanga rapa.
I te mea kei te whakawhirinaki enei tauira tātari ki runga i nga uta me nga tikanga rohe, i konei ka aro atu ki te whanonga ngawari o nga papa hanawiti matua auxetic. E kore e taea e te ariā paparanga kotahi e rite ana mo enei tātaritanga te matapae tika i te kutikuti me te ahotea axial i roto i nga raima koretake i roto i nga hiato hanawiti matotoru ngawari. I tua atu, i etahi ariā (hei tauira, i roto i te ariā paparanga), ko te maha o nga taurangi kinematic (hei tauira, te displacement, te tere, me etahi atu) ka tino whakawhirinaki ki te maha o nga papa. Ko te tikanga ka taea te whakaahua takitahi te waahi nekehanga o ia paparanga, me te whakaea i etahi herenga haere tonutanga o te tinana. No reira, ka whai whakaaro tenei ki te maha o nga taurangi i roto i te tauira, ka nui te utu o tenei huarahi. Hei whakaea i enei here, ka whakaarohia e matou he huarahi i runga i te ariā zigzag, he karaehe motuhake o te ariā taumata-maha. Ko te ariā e whakarato tonu ana i te ahotea kutikuti puta noa i te matotoru o te laminate, me te whakaaro he tauira kopikopiko o nga nekehanga i roto i te rererangi. No reira, ko te ariā zigzag he rite te maha o nga taurangi kinematic ahakoa te maha o nga paparanga kei roto i te raima.
Hei whakaatu i te kaha o ta matou tikanga ki te matapae i te whanonga o nga panui hanawiti me nga papa whaanui i raro i nga pikaunga piko, ka whakatauritea a matou hua ki nga ariā puāwaitanga (arā, ko ta matou huarahi ki nga tauira rorohiko (arā, nga huānga mutunga) me nga raraunga whakamatautau (arā, ko te piko e toru nga tohu o 3D tāngia papa hanawiti).Ki tenei mutunga, i ahu mai i te tuatahi te hononga displacement i runga i te ariā zigzag, katahi ka whiwhi i nga wharite constitutive ma te whakamahi i te maataapono o Kirikiriroa me te whakaoti ma te whakamahi i te tikanga Galerkin. tawhā āhuahanga o nga awhi hanawiti me nga whakakī auxetic, e pai ana ki te rapu i nga hanganga kua pai ake nga taonga miihini.
Whakaarohia he papa hanawiti e toru nga paparanga (Fig. 1). Tawhā hoahoa āhuahanga: paparanga runga \({h}_{t}\), paparanga waenga \({h}_{c}\) me te paparanga raro \({h}_{ b }\) matotoru. E whakapae ana matou ko te matua o te hanganga he hanganga reanga rua. Ko te hanganga he pūtau tuatahi kua whakaritea ki te taha o tetahi ki tetahi i runga i te raupapa raupapa. Ma te huri i nga tawhā āhuahanga o te hanganga concave, ka taea te whakarereke i ona ahuatanga miihini (arā, nga uara o te ōwehenga o Poisson me te pakari rapa). Ko nga tawhā āhuahanga o te pūtau tuatahi e whakaatuhia ana i te Fig. 1 tae atu ki te koki (θ), te roa (h), te teitei (L) me te matotoru o te pou (t).
Ko te ariā zigzag e whakarato ana i nga matapae tino tika mo te taumahatanga me te whanonga riaka o nga hanganga hiato paparanga he iti te matotoru. Ko te nekehanga o te hanganga i roto i te ariā zigzag e rua nga wahanga. Ko te wahanga tuatahi e whakaatu ana i te whanonga o te papa hanawiti katoa, ko te wahanga tuarua ka titiro ki te whanonga i waenga i nga paparanga kia mau tonu te ahotea kutikuti (ko te mea e kiia nei ko te mahi zigzag). I tua atu, ka ngaro te huānga zigzag i runga i te mata o waho o te raima, kaore i roto i tenei paparanga. No reira, ko te mahi zigzag e whakarite ana ka whai waahi ia paparanga ki te katoa o te rereketanga o te waahanga. Ko tenei rereketanga nui e whakarato ana i te tohatoha tinana ake o te mahi zigzag ki etahi atu mahi zigzag. Ko te tauira zigzag kua whakarerekehia o naianei kaore e whakarato i te ahotea kutikuti whakawhiti i te taha o te paparanga waenga. No reira, ka taea te tuhi i te mara displacement i runga i te ariā zigzag e whai ake nei31.
i roto i te whārite. (1), ko te k=b, ko te c me te t e tohu ana i nga papa o raro, o waenga me o runga. Ko te mara nukuhanga o te rererangi toharite i te tuaka Cartesian (x, y, z) ko (u, v, w), ko te hurihanga piko o te rererangi e pa ana ki te tuaka (x, y) ko \({\uptheta} _ {x}\) me \ ({\uptheta}_{y}\). Ko te \({\psi}_{x}\) me te \({\psi}_{y}\) he rahinga mokowā o te hurihanga kopikopiko, a \({\phi}_{x}^{k}\ i maui ( z \matau)\) me \({\phi}_{y}^{k}\maui(z\matau)\) he mahinga kopikopiko.
Ko te kaha kaha o te zigzag he mahi vector o te whakautu pono o te pereti ki te utaina tono. Ka whakarato ratou i te tauine tika o te mahi zigzag, na reira whakahaere i te takoha whānui o te zigzag ki te displacement i roto i te rererangi. Ko te riu kutikuti puta noa i te matotoru pereti e rua nga waahanga. Ko te waahanga tuatahi ko te koki kutikuti, he kakahu puta noa i te matotoru o te laminate, ko te waahanga tuarua he mahi tonu, he rite ki te matotoru o ia paparanga takitahi. E ai ki enei mahi tuturu, ka taea te tuhi te mahi zigzag o ia paparanga penei:
i roto i te whārite. (2), ko \({c}_{11}^{k}\) me \({c}_{22}^{k}\) nga taumau elasticity o ia paparanga, a ko te h te matotoru katoa o te kōpae. I tua atu, ko te \({G}_{x}\) me te \({G}_{y}\) te taumahatanga toharite o te kutikuti whakarea 31:
Ko nga mahi amplitude zigzag e rua (Equation (3)) me nga taurangi e rima e toe ana (Equation (2)) o te ariā kutikuti kutikuti o te raupapa tuatahi he huinga o nga kinematics e whitu e hono ana ki tenei taurangi ariā pereti zigzag kua whakarereketia. Ki te whakaaro ko te ti'aturi o te rereketanga me te whai whakaaro ki te ariā zigzag, ka taea te whiwhi i te mara deformation i roto i te punaha ruruku Cartesian:
ko \({\varepsilon}_{yy}\) me \({\varepsilon}_{xx}\) he rereke noa, me te \({\gamma}_{yz},{\gamma}_{xz} \ ) me \({\gamma}_{xy}\) he kutikuti.
Ma te whakamahi i te ture a Hooke me te whai whakaaro ki te ariā zigzag, ka kitea te hononga i waenga i te ahotea me te riaka o te pereti orthotropic me te hanganga lattice concave mai i te whārite (1). (5)32 ko te \({c}_{ij}\) te taumau rapa o te matrix ahotea-rewera.
ko \({G}_{ij}^{k}\), \({E}_{ij}^{k}\) me \({v}_{ij}^{k}\) ka tapahia Ko te topana ko te waahanga i nga ahunga rereke, te tauwehenga a Young me te ōwehenga o Poisson. He rite enei whakarea ki nga ahunga katoa mo te paparanga isotopic. I tua atu, mo te hokinga mai o te karihi o te kurupae, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 1, ka taea te tuhi ano i enei ahuatanga hei 33.
Ko te whakamahi i te maataapono a Kirikiriroa ki nga wharite o te nekehanga o te pereti paparanga maha me te uho reanga whaowhao e whakarato ana i nga wharite taketake mo te hoahoa. Ka taea te tuhi i te kaupapa o Kirikiriroa:
I roto i a raatau, ko te δ te tohu mo te kaiwhakahaere rerekee, ko te U te tohu mo te kaha o te riaka, ko te W hei tohu mo te mahi i mahia e te kaha o waho. Ka whiwhihia te katoa o te kaha riaka ma te whakamahi i te whārite. (9), ko A te rohe o te rererangi waenga.
Ki te whakaaro he rite te tono o te kawenga (p) ki te ahunga z, ka taea te mahi o te topana o waho mai i te tauira e whai ake nei:
Whakakapihia te whārite (4) me te (5) (9) ka whakakapi i te whārite. (9) me te (10) (8) me te whakauru ki runga i te matotoru pereti, ko te wharite: (8) ka taea te tuhi ano:
Ko te taupū \(\phi\) e tohu ana i te mahi zigzag, \({N}_{ij}\) me \({Q}_{iz}\) he kaha ki roto me waho o te rererangi, \({M} _{ij }\) e tohu ana i te momeniti piko, a ko te tauira tatau e whai ake nei:
Te whakamahi i te whakauru ma nga wahanga ki te wharite. Ka whakakapi ki te tauira (12) me te tatau i te whakarea o te rereketanga, ka taea te whiwhi i te wharite tautuhi o te papa hanawiti i roto i te ahua o te tauira (12). (13).
Ko nga wharite mana rereke mo nga papa paparanga-toru e tautoko noa ana ka whakatauhia e te tikanga Galerkin. I raro i te whakaaro o nga tikanga quasi-static, ko te mahi e mohiotia ana ka kiia he whārite: (14).
\({u}_{m,n}\), \({v}_{m,n}\), \({w}_{m,n}\),\({{\uptheta}_ {\mathrm {x}}}_{\mathrm {m} \text{,n}}\),\({{\uptheta }_{\mathrm {y}}}_{\mathrm {m} \text {,n}}\), \({{\uppsi}_{\mathrm{x}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) me \({{\uppsi}_{ \mathrm{y}}}_{\mathrm{m}\text{,n}}\) he taumau e mohiotia ana ka taea ma te whakaiti i te hapa. \(\ overline{\ overline{u}} \maui({x{\text{,y}}} \right)\), \(\ overline{\ overline{v}} \left({x{\text {,y}}} \matau)\), \(\ overline{\ overline{w}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\ overline{\ overline {{{\uptheta}_{x}}}} \maui( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\ overline{\ overline{{{\uptheta}_{y} }}} \maui( {x{\text{,y}}} \right)\), \(\ overline{\ overline{{\psi_{x}}}} \left( {x{\text{, y}}} \matau)\) me te \(\ overline{\ overline{{ \psi_{y} }}} \left( {x{\text{,y}}} \right)\) he mahi whakamatautau, me tutuki nga tikanga rohe iti rawa. Mo nga tikanga rohe tautoko noa, ka taea te tatau te mahi whakamatautau hei:
Ko te whakakapinga o nga wharite ka homai nga wharite taurangi. (14) ki nga wharite whakahaere, tera pea ka whiwhi koe i nga whakarea e kore e mohiotia i roto i te wharite (14). (14).
Ka whakamahi matou i te whakatauira huānga mutunga (FEM) ki te rorohiko-whakarite i te piko o te papa hanawiti e tautoko noatia ana me te anga kurupae kopapa hei matua. I mahia te tātaritanga i roto i te waehere huānga mutunga arumoni (hei tauira, putanga Abaqus 6.12.1). Ko nga huānga totoka hexahedral 3D (C3D8R) me te whakauru ngawari i whakamahia hei whakatauira i nga papa o runga me raro, ka whakamahia nga huānga tetrahedral raina (C3D4) ki te whakatauira i te hanganga reanga takawaenga (concave). I mahia e matou he tātaritanga mata o te mata ki te whakamatautau i te whakakotahitanga o te mata me te whakatau ko nga hua nekehanga i uru ki te rahi iti rawa o nga paparanga e toru. Ka utaina te pereti hanawiti ma te whakamahi i te mahi uta sinusoidal, me te whakaaro ki nga tikanga rohe tautoko noa i nga tapa e wha. Ko te whanonga miihini rapa e kiia ana he tauira rawa kua tohua ki nga paparanga katoa. Karekau he hononga motuhake i waenga i nga paparanga, he mea hono.
I whakamahia e matou nga tikanga tuhi Ahu-3 hei hanga i to maatau tauira (arā, e toru nga taarua o te papa hanawiti matua) me te tatūnga whakamätau ritenga rite ki te whakamahi i nga tikanga piko (te uta rite p i te ahunga-z) me nga tikanga rohe (ara. i whakaarohia i roto i ta maatau huarahi tātari (Fig. 1).
E rua nga hiako o te papa hanawiti i taia ki runga i te kaituhi 3D (o runga me raro) me te uho kurupae kurupae, ko nga rahi e whakaatuhia ana i te Ripanga 1, i hangaia i runga i te miihini Ultimaker 3 3D (Itari) ma te whakamahi i te tikanga tuku ( FDM). whakamahia te hangarau i roto i tona tukanga. I taia 3D matou i te pereti turanga me te hanganga kurupae auxetic matua, ka taia motuhake te paparanga o runga. Ka awhina tenei ki te karo i nga raruraru i roto i te tukanga tango tautoko mena me taia te hoahoa katoa i te wa kotahi. Whai muri i te ta 3D, e rua nga waahanga motuhake ka whakapirihia ma te whakamahi i te superglue. I taia e matou enei waahanga ma te whakamahi i te waikawa polylactic (PLA) ki te kiato whakakii teitei rawa (arā, 100%) hei aukati i nga hapa o te whakaputa i te rohe.
Ko te punaha awhi ritenga ka rite ki nga tikanga rohe tautoko ngawari i whakamahia i roto i ta maatau tauira tātari. Ko te tikanga ka aukati te punaha hopu i te papa kia kore e neke haere ma ona tapa i nga ahunga x me y, ka taea e enei tapa te huri noa huri noa i te toki x me te y. Ka mahia tenei ma te whakaaro ki nga awhi me te radius r = h/2 i nga tapa e wha o te punaha hopu (Fig. 2). Ko tenei punaha awhi ka whakarite kia whakawhitia katoatia te utaina tono mai i te miihini whakamatautau ki te panui me te hono ki te raina waenga o te panui (whakaahua 2). I whakamahia e matou te hangarau tuhi 3D maha-jet (ObjetJ735 Connex3, Stratasys® Ltd., USA) me nga kapia arumoni pakari (penei i te raupapa Vero) ki te ta i te punaha hopu.
Hoahoa hoahoa o te punaha hopu ritenga 3D me tona huihuinga me te papa hanawiti ta 3D me te matua auxetic.
Ka mahia e matou nga whakamatautau taapiri quasi-static e whakahaere ana i te nekehanga ma te whakamahi i te pae whakamatautau miihini (Lloyd LR, pūtau uta = 100 N) me te kohikohi i nga kaha miihini me nga nekehanga i te tere o te tauira 20 Hz.
Ko tenei waahanga he rangahau tau mo te hanga hanawiti e whakaarohia ana. Ka whakaarohia e matou ko nga papa o runga me o raro he mea hanga ki te kapia epoxy waro, a ko te hanganga lattice o te matua concave he mea hanga ki te polymer. Ko nga ahuatanga miihini o nga rawa i whakamahia i roto i tenei rangahau e whakaatuhia ana i te Ripanga 2. I tua atu, ko nga owehenga inenga kore o nga hua displacement me nga waahi ahotea e whakaatuhia ana i te Ripanga 3.
I whakatauritehia te nui o te nekenga inenga poutū kore o te pereti tautoko noa kua utaina ki nga hua i puta mai i nga tikanga rereke (Ripanga 4). He pai te whakaaetanga i waenga i te ariā e whakaarohia ana, te tikanga huānga mutunga me nga whakamanatanga whakamatautau.
I whakaritea e matou te nekehanga poutū o te ariā zigzag kua whakarereketia (RZT) me te ariā elasticity 3D (Pagano), te ariā o te kutikuti kutikuti tuatahi (FSDT), me nga hua FEM (tirohia te Whakaahua 3). Ko te ariā kutikuti o te raupapa tuatahi, i runga i nga hoahoa nukutanga o nga papa paparanga maha matotoru, he rereke te nuinga i te otinga rapa. Heoi, ko te ariā zigzag whakarerekē e matapae ana i nga hua tino tika. I tua atu, i whakatauritea ano e matou te ahotea kutikuti i waho o te rererangi me te ahotea noa i roto i te waka rererangi o nga momo ariā, i roto i enei ko te ariā zigzag i whiwhi hua tika ake i te FSDT (Fig. 4).
Te whakatairitenga o te riaka poutū kua whakaritea kua tatauhia ma te whakamahi i nga ariā rereke i y = b/2.
Te huringa o te ahotea kutikuti (a) me te ahotea noa (b) puta noa i te matotoru o te papa hanawiti, ka tatauhia ma te whakamahi i nga momo ariā.
I muri mai, i tātarihia te awe o nga tawhā āhuahanga o te pūtau wae me te uho concave i runga i nga ahuatanga miihini katoa o te papa hanawiti. Ko te koki pūtau wae te tawhā āhuahanga tino nui i roto i te hoahoatanga o nga hanganga kupenga reentrant34,35,36. Na reira, i tatauhia e matou te awe o te koki pūtau wae, me te matotoru o waho o te matua, i runga i te tapeketanga o te pereti (Fig. 5). Ka piki ake te matotoru o te paparanga takawaenga, ka heke iho te nui o te whakapohehe inenga kore. Ka piki ake te kaha o te piko mo nga paparanga matua matotoru me te \(\frac{{h}_{c}}{h}=1\) (arā, ina kotahi te paparanga concave). He iti rawa nga nukuhanga o nga panui hanewiti me te pūtau wae auxetic (ara \(\theta =70^\circ\)) (Whakaahua 5). E whakaatu ana tenei ko te kaha piko o te matua auxetic he teitei ake i tera o te matua auxetic tikanga, engari he iti ake te pai me te pai o te tauwehenga o Poisson.
Ko te whakapoipoitanga morahi o te rakau kurupae he rereke nga koki pūtau me te matotoru o waho o te rererangi.
Ko te matotoru o te matua o te pae kupenga auxetic me te ahua ōwehenga (arā, \(\theta=70^\circ\)) ka pa ki te nekenga teitei o te pereti hanawiti (Whakaahua 6). Ka kitea ko te nui o te paheketanga o te pereti ka piki ake i te pikinga h/l. I tua atu, ko te whakanui ake i te matotoru o te matua auxetic ka whakaiti i te porosity o te hanganga concave, na reira ka piki ake te kaha piko o te hanganga.
Ko te tino paheketanga o nga awhi hanawiti i puta mai i nga hanganga kurupae me te matua auxetic o nga momo matotoru me te roa.
He waahi whakamere te rangahau i nga mara ahotea ka taea te torotoro ma te huri i nga tawhā āhuahanga o te pūtau wae ki te ako i nga aratau rahunga (hei tauira, te whakaheke) o nga hanganga paparanga maha. Ko te ōwehenga o Poisson he nui ake te paanga ki te waahi o te kutikuti o waho o te rererangi i te ahotea noa (tirohia te Whakaahua 7). I tua atu, he rerekee tenei paanga ki nga huarahi rereke na nga ahuatanga orthotropic o nga rauemi o enei pae kupenga. Ko etahi atu tawhā āhuahanga, pērā i te mātotoru, te teitei, me te roa o ngā hanganga kōkokoko, he iti te pānga ki te āpure ahotea, nā reira kāore i tātarihia i roto i tēnei rangahau.
Hurihia nga waahanga ahotea kutikuti i nga paparanga rereke o te papa hanawiti me te whakakī whakakī me nga koki koki rereke.
I konei, ka tirotirohia te kaha piko o te pereti paparanga maha e tautokona noa ana me te matua lattice concave ma te whakamahi i te ariā zigzag. Ka whakatauritea te whakatakotoranga e whakaarohia ana ki etahi atu ariā puāwaitanga, tae atu ki te ariā elasticity ahu toru, te ariā kutikuti o te raupapa tuatahi, me te FEM. Ka whakamanahia hoki ta matou tikanga ma te whakatairite i a matou hua ki nga hua whakamatautau mo nga hanganga hanawiti taia 3D. E whakaatu ana a maatau hua ka taea e te ariā zigzag te matapae i te rerekeetanga o nga hanganga hanawiti he iti te matotoru i raro i nga kawenga piko. I tua atu, i tātarihia te awe o nga tawhā āhuahanga o te hanganga kurupae kurupae ki te whanonga piko o nga panui hanawiti. Ko nga hua e whakaatu ana ka piki ake te taumata o te auxetic (ara, θ <90), ka piki te kaha piko. I tua atu, ko te whakanui ake i te ahua o te waahanga me te whakaheke i te matotoru o te matua ka whakaiti i te kaha piko o te papa hanawiti. Ka mutu, ka rangahaua te paanga o te tauwehenga o Poisson ki te ahotea kutikuti o waho o te rererangi, a ka whakapumautia ko te owehenga o Poisson te awe nui ki te ahotea kutikuti i puta mai i te matotoru o te pereti raima. Ko nga tauira me nga whakatau ka taea te whakatuwhera i te huarahi ki te hoahoa me te arotautanga o nga hanganga multilayer me nga whakakii reeti concave i raro i nga tikanga uta uaua e tika ana mo te hoahoa o nga hanganga kawenga i roto i te aerospace me te hangarau koiora.
Ko nga huingararaunga i whakamahia, i wetewetehia ranei i roto i te rangahau o naianei ka waatea mai i nga kaituhi i runga i te tono whaitake.
Aktai L., Johnson AF me Kreplin B. Kh. Te whaihanga tau o nga ahuatanga whakangaro o nga matua honikoma. miihini. hautau. huruhuru. 75(9), 2616–2630 (2008).
Gibson LJ raua ko Ashby MF Porous Solids: Structure and Properties (Cambridge University Press, 1999).
Wā tuku: Akuhata-12-2023