Экспериментальное исследование свойств метаматериалов на основе PLA пластика при пробивании жестким ударником

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально изучались механические свойства метаматериалов, имеющих различную ячеистую внутреннюю структуру, при пробивании по нормали жестким сферическим ударником. На 3D-принтере из e-PLA пластика были изготовлены ауксетические и неауксетические образцы метаматериалов, имеющие хиральную структуру из ячеек, соответственно, в форме вогнутых или выпуклых шестиугольников. На основе проведенных экспериментов по пробиванию сравнивались свойства хиральных ауксетических и неауксетических образцов одинаковой массы для случаев, когда внутри ячеек находился воздух и когда ячейки были заполнены желатином. Относительная потеря кинетической энергии ударника при пробивании заполненных желатином образцов была существенно выше для ауксетического метаматериала, чем для неауксетика. Для незаполненных (“воздушных”) образцов относительная потеря кинетической энергии была незначительно выше у неауксетика.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Ю. Иванова

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: lisovenk@ipmnet.ru
Россия, Москва

К. Ю. Осипенко

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: lisovenk@ipmnet.ru
Россия, Москва

Н. В. Баничук

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: lisovenk@ipmnet.ru
Россия, Москва

Д. С. Лисовенко

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: lisovenk@ipmnet.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Кузнецов В.А., Соловьев Н.Г., Баничук Н.В., Лисовенко Д.С. Экспериментальное исследование свойств ауксетических и неауксетических метаматериалов из металла при проникании в них жестких ударников // Изв. РАН. МТТ. 2023. № 2. С. 176–180. https://doi.org/10.31857/S0572329922600773
  2. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Демин А.И., Баничук Н.В., Лисовенко Д.С. Изучение свойств метаматериалов с отрицательным коэффициентом Пуассона при пробивании жестким ударником // Изв. РАН. МТТ. 2023. № 5. С. 120–130. https://doi.org/10.31857/S0572329923600366
  3. Lim T.-C. Auxetic Materials and Structures. Singapore: Springer, 2015. http://doi.org/10.1007/978-981-287-275-3
  4. Kolken H.M.A., Zadpoor A.A. Auxetic Mechanical Metamaterials // RSC Adv. 2017. V. 7. № 9. P. 5111–5129. http://doi.org/10.1039/C6RA27333E
  5. Ren X., Das R., Tran P., et al. Auxetic Metamaterials and Structures: A Review // Smart Mater. Struct. 2018. V. 27. № 2. P. 023001. https://doi.org/10.1088/1361-665X/aaa61c
  6. Wu W., Hu W., Qian G. et al. Mechanical design and multifunctional applications of chiral mechanical metamaterials: A review // Mater. Des. 2019. V. 180. P. 107950. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107950
  7. Городцов В.А. Лисовенко Д.С. Ауксетики среди материалов с кубической анизотропией // Изв. РАН. МТТ. 2020. № 4. С. 7–24. https://doi.org/10.31857/S0572329920040054
  8. Шитикова М.В. Обзор вязкоупругих моделей с операторами дробного порядка, используемых в динамических задачах механики твердого тела // Изв. РАН. МТТ. 2022. № 1. С. 3–40. http://doi.org/10.31857/S0572329921060118
  9. Gao Y., Huang H. Energy absorption and gradient of hybrid honeycomb structure with negative Poisson’s ratio // Mech. Solids. 2022. V. 57. № 5. P.1118–1133. http://doi.org/10.3103/S0025654422050053

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Образцы метаматериалов и их внутренняя хиральная структура: а), b) – ауксетические; c), d) – неауксетические. На рис. (b) и (d) S = 6 мм, L = 3 мм, h = 0.4 мм, r = 0.8 мм

Скачать (347KB)
3. Рис. 2. Подготовленные образцы, заполненные желатином

Скачать (148KB)
4. Рис. 3. Зависимость относительной потери кинетической энергии ударника d [%] от массы m [г] пробиваемых образцов: с заполнением ячеек воздухом (а) и желатином (b)

Скачать (108KB)

© Российская академия наук, 2024