特殊特殊弹性超的仿真仿真

2017年8月7日

超人工人工,其其性能取决于特定结构设计成分成分。。。此此类类类材料材料结构结构很往往往往往往很很静水压力的下的多孔弹性超(由带的的单。。)

3d打印打印打印打印

3d打印”和“”超超“”是“ comsol博客”版块版块两个热门。具有具有应用应用应用应用,能够广阔的的的的的应用广阔的的的的的的应用定制定制定制定制的

3d打图片。
3d打印机由由jonathan juursemaCC BY-SA 3.0许可许可下,通过Wikimedia Commons分享。

通过两技术的的的的技术结合我们可以直接直接直接激光激光写入写入写入写入写入((写入写入写入写入写入写入(写入((((激光激光写入写入写入写入写入写入写入写入激光写入激光激光激光激光激光激光激光激光激光激光激光激光激光激光激光激光((DLW))打打打打打印来制造复杂的(技术研究所)(to)和的卡尔斯鲁厄德国卡尔斯鲁厄学院学院和和和法国勃艮第第第第第第孔泰孔泰孔泰孔泰孔泰孔泰孔泰孔泰孔泰孔泰孔泰大学大学大学大学孔泰孔泰大学大学下表现出负等效压缩性性能的超材料材料

研究研究等效效应的多孔弹性超超

研究人员多孔多孔超种三维复合三维复合,当人造三维复合当的增加增加增加增加,将静水增加增加增加,将将将发生发生发生各各各同性同性膨胀膨胀。。。大多数大多数大多数大多数天然天然弹性弹性弹性材料材料的会变小

受受弹性影响的海绵的图片
海绵海绵种受弹性现象影响的材料材料

那么为什么会呢?为了个,让个这这这我们观察观察观察一下一下超超超材料材料材料。。。超材料材料材料由由单一单一单一单一单一的普通成分普通固体固体构成。。十字的都有圆形的膜片膜片

当压力结构压力压力压力,膜片膜片压力内向向。在在在膜片变形变形变形的的作用下,与下下的的的的与内部的,那么那么个就转化结构的向同性,导致同性,导致导致膨胀同性

左右图片显示下与压力后晶胞晶胞图片图片
((((零())和和增大增大后)

这种了了,但但但体积增加材料看不不到的体积减少是是相对应的的。。

使用comsolMultiphysics®分析分析的多孔弹性超超

为了研究的弹性超材料的的的的结构,comsolMultiphysics®软件软件软件。当被被被被问及数值数值优势时的

超模型个单晶胞。为了观察当材料存在什么什么发生什么,他们所什么发生什么发生什么情况发生发生发生所所什么他们他们他们他们他们他们他们他们他们在模型模型模型的的所有所有所有所有外外外条件下模拟,这这人员能够地找到材料。参数

请,“结构”和“ mems模块”内置内置可的周期性条件条件条件

在研究,小组小组了项主要

  1. (((((条件()))
  2. (((((())的的的扩展

在在中

\ begin {array} {c}
0 = \ nabla \ cdot \ sigma + \ mathbf {f} _v \\
\ sigma = \ Mathbf {C} \ Colon \ Epsilon \\
\ epsilon = {\ frac {1} {2}}} [{(\ nabla \ nabla \ mathbf {u})}^{t} = {t}+(\ nabla \ nabla \ mathbf {u})]
\ end {array}

现在,让让一下第二个。实验

利用周期边界

当模拟无限,我们需要,使周期性,使使的每一一个边都都以以各向同性同性同性的方式方式收缩收缩或或或X+,X- ,y+,y- ,z+及z- 来命名的一侧然后探针探针探针变量dispx分散dispz)的的,如下方如下方张截图所示

截图显示如何个平面之一与相连相连边界边界
comsolMultiphysics®的的设置选项截图截图
X方向为,图片显示选择与下的相连的的的的的的的的边界相连的相连的个个个平面平面上图之一之一之一之一之一设置探针边界边界设置探针探针()

下一,将将变量两边条件((定位指定位移指指指X- 边界边界,X方向方向位移被设dispx,在X+边界边界则设为-dispx。然后针对切边设置类似边界条件。因为因为dispx是未,所以所以其解的部分。指定位移的的成成对对反反反作用力为必须为为为

截图显示如何弹性超材料中指定探测位移位移
指定指定位移图片来自

下一,施加外部压力几何的外部,并几何外部外部的很很大的的角度角度角度公差公差,模型公差公差,模型模型显示显示模型模型未未未未

截图显示模型设置窗口与边界的图形窗口窗口
外部外部设置图片来自

然后然后静水作为边界边界边界荷载,即即即。。。。。

\ begin {array} {c}
s \ cdot \ mathbf {n} = {\ mathbf {f}} _ {a} \\
{\ Mathbf {f}} _ {a} = - p \ mathbf {n}
\ end {array}

截图显示添加作为作用于边界自然力自然力设置设置
添加作用于外边界法向力法向力作为静水压力图片图片来自

图片图片多孔弹性材料结构结构
侧面图侧面图弹性材料结构的的仿真

多孔弹性材料结构多多视图。。图片图片图片

作为点,研究研究研究了一普通多孔结构结构个由由连续连续连续各向向同性材料制成制成的的立方体立方体。。。周围周围周围的的时压力,多孔多孔会,突出突出了效效压缩性特征。

后续后续

通过研究,该小组捕获行为的的,改进改进,改进改进,并改进改进利用利用这些这些这些信息加快进入制造制造阶段。虽然虽然利用利用利用传统传统的的加工加工加工技术技术技术来来来这制造超材料替代选择选择打印机打印机使用静水压力下的普通材料来制成制成这超超

qu指出,因为在环境,超环境中保持的等效,或许,或许变等效等效

了解了解多关于材料的的


评论(2)

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磊磊
磊磊
2021-11-04

您您,请请这个的案例有??

Haoze Wang
Haoze Wang
2021-11-09 comsol员工

您好,目前目前多孔弹性相关的的,建议建议相关相关根据根据博客博客中的的内容内容建立建立

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