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功能性负泊松比超材料研究进展与展望
1
作者
蒋伟忠
张毅
+4 位作者
朱一林
王源隆
吴文旺
张传增
任鑫
《应用力学学报》
北大核心
2025年第3期494-510,共17页
负泊松比超材料,又被称为“拉胀”超材料,是一种力学超材料,具有特殊的力学性能,即在竖向受到压力(拉力)作用下,结构会发生横向收缩(膨胀)。这种特性与结构的拓扑排列关系密切,因此负泊松比超材料在多个领域具有广泛的应用前景。将对功...
负泊松比超材料,又被称为“拉胀”超材料,是一种力学超材料,具有特殊的力学性能,即在竖向受到压力(拉力)作用下,结构会发生横向收缩(膨胀)。这种特性与结构的拓扑排列关系密切,因此负泊松比超材料在多个领域具有广泛的应用前景。将对功能性负泊松比超材料的研究进展进行阐述,首先介绍了负泊松比超材料静力学性能方面的最新研究成果,包括常规的刚度提升、泊松比可调,和非常规的变形机制,以及使用机器学习定制结构性能;其次,分析了其抗冲击、抗爆炸、振动控制以及其他功能性应用的最新进展;最后,指出了当前功能性负泊松比超材料研究仍存在一些难题,并对未来的研究提供了若干参考性建议。
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关键词
负泊松比超材料
力学
超
材料
负
泊松比
功能性应用
在线阅读
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职称材料
负泊松比超材料和结构
被引量：
24
2
作者
高玉魁
《材料工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期38-47,共10页
负泊松比超材料和结构具有优异的抗剪切性能、抗冲击性能、抗断裂性能、吸能隔振、渗透率可变性能、曲面同向性等力学性能,在航空航天、航海、机械自动化、生物医疗、国防军事、纺织工业等领域具有广泛的应用前景。本文从负泊松比超材...
负泊松比超材料和结构具有优异的抗剪切性能、抗冲击性能、抗断裂性能、吸能隔振、渗透率可变性能、曲面同向性等力学性能,在航空航天、航海、机械自动化、生物医疗、国防军事、纺织工业等领域具有广泛的应用前景。本文从负泊松比超材料和结构的变形机理出发,综述了内凹结构、旋转刚体结构、手性/反手性结构、纤维/节点结构、折纸结构、褶皱结构、弯曲-诱导结构、螺旋纱线结构等物理模型,这些模型具有广泛的适用性,可运用于轻质夹层板、流体输送、纱线等工程应用,有利于改善结构的使用性能。最后,本文对负泊松比超材料和结构未来的挑战和在航空航天、军事等领域的应用进行了展望,指出利用负泊松比逆转了正泊松比对单轴应力引起的体积和面积变化的补偿效应可有效改善发动机叶片、深空天线以及汽车吸能盒等关键构件的抗冲击性能等,以期为负泊松比超材料和结构的推广应用提供参考。
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关键词
负泊松比超材料
负
泊松比
力学性能
变形机理
应用
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职称材料
基于复杂约束拓扑优化的负泊松比超材料设计
被引量：
1
3
作者
孟军辉
刘清洋
金泽华
《北京理工大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期852-862,共11页
针对现阶段超材料拓扑优化设计在飞行器设计领域存在的微观尺度上难以制造和宏观尺度上不具有周期性的问题,提出了一种宏观尺度下的超材料拓扑优化设计方法,分别应用优化准则法和移动渐近线法进行了指定泊松比约束的超材料拓扑优化设计...
针对现阶段超材料拓扑优化设计在飞行器设计领域存在的微观尺度上难以制造和宏观尺度上不具有周期性的问题,提出了一种宏观尺度下的超材料拓扑优化设计方法,分别应用优化准则法和移动渐近线法进行了指定泊松比约束的超材料拓扑优化设计,得到了在横向、纵向两个方向上的泊松比都满足约束的负泊松比超材料,并对两种优化算法的设计结果进行了对比分析.针对拓扑优化得到的胞元构型,建立了理论模型和有限元模型,对拓扑优化结果的力学性能进行验证.经理论模型和有限元模型计算,拓扑优化设计结果的泊松比满足设计要求,证明了宏观尺度拓扑优化方法设计负泊松比超材料的有效性.
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关键词
负泊松比超材料
结构优化
宏观尺度拓扑优化法
优化准则法
移动渐近线法
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职称材料
题名
功能性负泊松比超材料研究进展与展望
1
作者
蒋伟忠
张毅
朱一林
王源隆
吴文旺
张传增
任鑫
机构
南京工业大学土木工程学院
西南石油大学土木工程与测绘学院
南京航空航天大学能源与动力学院
苏州实验室
宁波大学极端环境交叉力学研究中心
出处
《应用力学学报》
北大核心
2025年第3期494-510,共17页
基金
国家自然科学基金资助项目(No.51978330)
江苏省优秀青年基金资助项目(No.BK20220103)。
文摘
负泊松比超材料,又被称为“拉胀”超材料,是一种力学超材料,具有特殊的力学性能,即在竖向受到压力(拉力)作用下,结构会发生横向收缩(膨胀)。这种特性与结构的拓扑排列关系密切,因此负泊松比超材料在多个领域具有广泛的应用前景。将对功能性负泊松比超材料的研究进展进行阐述,首先介绍了负泊松比超材料静力学性能方面的最新研究成果,包括常规的刚度提升、泊松比可调,和非常规的变形机制,以及使用机器学习定制结构性能;其次,分析了其抗冲击、抗爆炸、振动控制以及其他功能性应用的最新进展;最后,指出了当前功能性负泊松比超材料研究仍存在一些难题,并对未来的研究提供了若干参考性建议。
关键词
负泊松比超材料
力学
超
材料
负
泊松比
功能性应用
Keywords
auxetic metamaterial
mechanical metamaterial
negative Poisson s ratio
functional application
分类号
O34 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
负泊松比超材料和结构
被引量：
24
2
作者
高玉魁
机构
同济大学材料科学与工程学院
上海市金属功能材料开发应用重点实验室
出处
《材料工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期38-47,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(11372226)。
文摘
负泊松比超材料和结构具有优异的抗剪切性能、抗冲击性能、抗断裂性能、吸能隔振、渗透率可变性能、曲面同向性等力学性能,在航空航天、航海、机械自动化、生物医疗、国防军事、纺织工业等领域具有广泛的应用前景。本文从负泊松比超材料和结构的变形机理出发,综述了内凹结构、旋转刚体结构、手性/反手性结构、纤维/节点结构、折纸结构、褶皱结构、弯曲-诱导结构、螺旋纱线结构等物理模型,这些模型具有广泛的适用性,可运用于轻质夹层板、流体输送、纱线等工程应用,有利于改善结构的使用性能。最后,本文对负泊松比超材料和结构未来的挑战和在航空航天、军事等领域的应用进行了展望,指出利用负泊松比逆转了正泊松比对单轴应力引起的体积和面积变化的补偿效应可有效改善发动机叶片、深空天线以及汽车吸能盒等关键构件的抗冲击性能等,以期为负泊松比超材料和结构的推广应用提供参考。
关键词
负泊松比超材料
负
泊松比
力学性能
变形机理
应用
Keywords
auxetic metamaterials
negative Poisson’s ratio
mechanical property
deformation mechanism
application
分类号
TB381 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
基于复杂约束拓扑优化的负泊松比超材料设计
被引量：
1
3
作者
孟军辉
刘清洋
金泽华
机构
北京理工大学宇航学院
北京理工大学重庆创新中心
出处
《北京理工大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期852-862,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(11902029)。
文摘
针对现阶段超材料拓扑优化设计在飞行器设计领域存在的微观尺度上难以制造和宏观尺度上不具有周期性的问题,提出了一种宏观尺度下的超材料拓扑优化设计方法,分别应用优化准则法和移动渐近线法进行了指定泊松比约束的超材料拓扑优化设计,得到了在横向、纵向两个方向上的泊松比都满足约束的负泊松比超材料,并对两种优化算法的设计结果进行了对比分析.针对拓扑优化得到的胞元构型,建立了理论模型和有限元模型,对拓扑优化结果的力学性能进行验证.经理论模型和有限元模型计算,拓扑优化设计结果的泊松比满足设计要求,证明了宏观尺度拓扑优化方法设计负泊松比超材料的有效性.
关键词
负泊松比超材料
结构优化
宏观尺度拓扑优化法
优化准则法
移动渐近线法
Keywords
negative Poisson’s ratio metamaterial
structural optimization
macro scale optimization method
optimality criteria method
method of moving asymptotes
分类号
TB330.1 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
功能性负泊松比超材料研究进展与展望
蒋伟忠
张毅
朱一林
王源隆
吴文旺
张传增
任鑫
《应用力学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
负泊松比超材料和结构
高玉魁
《材料工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
24
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于复杂约束拓扑优化的负泊松比超材料设计
孟军辉
刘清洋
金泽华
《北京理工大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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