Katastrofalny upadek materiałów i konstrukcji jest nieuniknionym wynikiem reakcji łańcuchowej lokalnych ograniczonych uszkodzeń, od litej ceramiki, która powoduje małe pęknięcia, do metalowych kratownic przestrzennych, które po powstaniu małych pęknięć szybko się rozpadają.

W badaniu opublikowanym w tym tygodniu w Advanced Materials inżynierowie z University of California, Irvine i Georgia Institute of Technology opisali tworzenie nowych mechanicznych metamateriałów, które mogą nie lokalizować deformacji, aby zapobiec awariom. Zrobili to za pomocą Tensegrity (stuletniej zasady projektowania), w której izolowane sztywne pręty zostały zintegrowane z elastyczną siatką linową, aby uzyskać bardzo lekką, samonapinającą się konstrukcję kratownicy.

Nowy metamateriał naprężeniowy opracowany przez naukowców z UCI i Georgia Institute of Technology wykorzystuje izolowane elementy pierścienia ściskanego, które są połączone tylko ciągłą siecią elementów rozciąganych (podświetlonych kolorem magenta).

Zespół rozpoczął od średnicy 950 nanometrów i wykorzystał zaawansowaną technologię bezpośredniego pisania laserowego, aby wygenerować podstawowe komórki o rozmiarach od 10 do 20 mikronów. Są one składane w ośmiokomorowe superkomórki, które można łączyć z innymi ogniwami, tworząc ciągłą strukturę. Następnie naukowcy przeprowadzili modelowanie obliczeniowe i eksperymenty laboratoryjne i zaobserwowali, że struktury te wykazywały unikalne, jednolite zachowanie deformacji bez miejscowego przeciążenia lub niedostatecznego wykorzystania.

Zespół badawczy wykazał, że odkształcalność nowego metamateriału jest zwiększona 25-krotnie, a szybkość pochłaniania energii jest o kilka rzędów wielkości wyższa niż w przypadku najnowszego układu sieci.

Lorenzo Valdevit, starszy współautor Uren, profesor inżynierii materiałowej i inżynierii materiałowej na UCI, powiedział, że struktury napięciowe były badane od dziesięcioleci, szczególnie w kontekście projektowania architektonicznego. Struktury napięciowe zostały niedawno odkryte w wielu układach biologicznych. Kilka lat temu nasz współautor, Julian Rimoli z Georgia Institute of Technology, teoretycznie skonceptualizował tylko prawidłowe sieci napięć okresowych, ale dzięki temu projektowi zrealizowaliśmy te metamateriały. Pierwsza fizyczna realizacja i demonstracja wydajności.

W porównaniu z pozostałymi dwiema najnowszymi strukturami w nanoskali, sieć naprężeń stworzona przez naukowców z UCI i Georgia Institute of Technology (w środku) wykazała 25-krotny wzrost podatności na odkształcenia i wzrost absorpcji energii o rząd wielkości.

Podczas opracowywania konfiguracji strukturalnej lądownika planetarnego, zespół badawczy Georgia Institute of Technology odkrył, że pojazd oparty na naprężeniu może wytrzymać poważne odkształcenia lub wyboczenia poszczególnych elementów bez zawalenia, czego nigdy nie stwierdzono w innych konstrukcjach. .

Georgia Institute of Technology Aeronautical Engineering, profesor Rimoli, wyjaśnił: To dało nam pomysł stworzenia metamateriałów przy użyciu tych samych zasad, co doprowadziło nas do odkrycia pierwszego w historii trójwymiarowego metamateriału naprężonego.

Jest to możliwe dzięki nowatorskim technikom wytwarzania przyrostowego. Niezwykle lekkie i mocne, sztywne tradycyjne konstrukcje oparte na kratownicach i kratownicach o wymiarach mikronowych wzbudziły duże zainteresowanie inżynierów, ponieważ mogą zastąpić cięższe przedmioty w samolotach, łopaty turbin wiatrowych i wiele innych obiektów. Potencjał materii stałej. Chociaż te zaawansowane materiały mają wiele pożądanych właściwości, mogą, jak każdy ładunek,Łożysko struktury, nadal ulegają katastrofalnym uszkodzeniom w warunkach przeciążenia.

Jens Bauer, główny autor badań z UCI zajmujący się mechaniką i lotnictwem, wyjaśnił, że w znanych materiałach nanostrukturalnych awaria zwykle zaczyna się od wysoce zlokalizowanego odkształcenia. Opaski ścinające, pęknięcia powierzchniowe oraz wyboczenia ścian i filarów w jednym obszarze mogą wywołać reakcję łańcuchową, która prowadzi do zawalenia się całej konstrukcji.

Wyjaśnił, że gdy element ściskany wygiął się, kratownica kratownicy zaczęła się zapadać, ponieważ rozciągana kratownica nie mogła tego wytrzymać. Zazwyczaj części te są ze sobą połączone we wspólnych węzłach, co oznacza, że ​​w przypadku awarii uszkodzenie szybko rozprzestrzeni się po całej konstrukcji.

W przeciwieństwie do tego, cięgna konstrukcji napinanej tworzą zamkniętą pętlę, która jest oddzielona od siebie i połączona tylko cięgnem. Dlatego niestabilność elementów ściskanych może być propagowana tylko przez ścieżkę obciążenia rozciągającego, a jeśli nie pękną, nie będą doświadczać niestabilności. Popchnij i pociągnij system napinający w dół, a cała konstrukcja zostanie równomiernie ściśnięta, aby zapobiec miejscowym uszkodzeniom, w przeciwnym razie spowoduje to katastrofalne uszkodzenia.

Według Valdevita, który jest również profesorem inżynierii mechanicznej i lotniczej na UCI, metamateriały rozciągane wykazują bezprecedensową odporność na zniszczenie, niezwykle wysoką absorpcję energii, odkształcalność i wytrzymałość oraz przewyższają wszystkie inne typy. Najnowsza lekka konstrukcja.

Badania te stanowią ważną podstawę do projektowania zaawansowanych systemów inżynieryjnych, od systemów ochrony przed uderzeniami wielokrotnego użytku po adaptacyjne konstrukcje nośne.

Link do tego artykułu:Ultralekkie, odporne na ciśnienie metamateriały rozciągające, odkształcalność zwiększona 25-krotnie 

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi. Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Producent obróbki na dużą skalę toreb medycznych, świadcząc usługi projektowania 3D, prototypów i dostaw globalnych. Oferujemy również twarde etui, półtwarde pianki EVA, miękkie szyte etui, woreczki i wiele innych dla producentów OEM. Wszystkie etui są wykonane na zamówienie zgodnie ze specyfikacją z nieskończoną liczbą kombinacji materiały, formy, kieszenie, szlufki, zamki, uchwyty, logotypy i akcesoria. Odporne na wstrząsy, wodoodporne i przyjazne dla środowiska opcje. Części medyczne, reagowanie w sytuacjach awaryjnych, Części elektroniczne, korporacyjnym, edukacyjnym, wojskowym, ochroniarskim, sportowym, outdoorowym i budowlanym. Usługi obejmują konsultacje koncepcji przypadku, projektowanie 3D, prototypowanie, rototypowanie,Wiercenie CNC Usługi i produkcja.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z Tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel. Zapraszamy do bezpośredniego kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ).