يك ساختار فراماده سه بعدي جديد با ضريب پواسون منفي

A novel 3D metamaterial structure with negative Poisson s ratio

اين مقاله يك كلاس جديدي از ساختارهاي فراسازه اي كه تركيبي از ساختار ورودي مجدد و ساختار كايرال با سلول هايي در ابعاد سانتي متر و به شكل بادام زميني مي باشد را به منظور دستيابي به ضريب پواسون منفي (ساختار آگزتيك) ارائه كرده و به بررسي رفتار مكانيكي آن تحت شرايط اعمال نيروهاي كششي مي پردازد. ساختار مذكور به روش پرينت سه بعدي و از جنس ترموپلاستيك PLA ساخته شده و تحت كشش درون صفحه اي در دو راستاي طولي و عرضي قرار گرفته و ضريب پواسون آن با استفاده از تكنين پردازش تصوير استخراج شده است. نمودار تغييرات ضريب پواسون بر حسب كرنش هاي كششي اعمالي بيانگر حصول ضريب پواسون منفي در يك بازه نسبتا گسترده كرنشي مي باشد. ساختار مذكور همچنين با استفاده از نرم افزار المان محدود آباكوس شبيه سازي شده و با نتايج تجربي مقايسه شده است كه تطابق خوبي ميان نتايج تجربي و شبيه سازي بدست آمد.

This research introduces a new metamqterial structure that is a combination of reentrant and chiral structures in peanut shape unit cells with centimeter scale dimensions, to achive negetive poisson ratio (auxetic structure). The structure is manufactured through 3D printing method by using PLA thermoplastic and then subjected to tensile loading in longitudinal and lateral directions and its poisson ratio is measured through image processing method. The results show that the structure has negetive poisson ratio in relatively wide range of strains. The structure was also simulated numerically using ABAQUS FEM package and strain-poisson ratio curves were achieved which the are in a very good agreement with experimental results.