Topological design for isotropic metamaterials using anisotropic material microstructures

各向同性 超材料 各向异性 微观结构 拓扑(电路) 物理 几何学 材料科学 数学分析 数学 光学 复合材料 组合数学
作者
Jianhua Xiang,J. J. Chen,Yongfeng Zheng,Ping Li,Jiale Huang,Zhipeng Chen
出处
期刊:Engineering Analysis With Boundary Elements [Elsevier]
卷期号:162: 28-44 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.enganabound.2024.01.025
摘要

Isotropic porous materials retain the same physical properties in any direction, regardless of the measurement direction. Therefore, mechanical metamaterials with isotropic properties are widely welcomed in engineering. Most of the existing artificial isotropic structures are composed of isotropic solid materials, and the design approach is singular and limited. There are numerous anisotropic materials in nature. Can we expand our approach by using anisotropic porous materials to obtain isotropic microstructures? This study answers this question, which focuses on the topological design of microstructures with multiple mechanical properties using given anisotropic materials. The considered mechanical properties include the maximum bulk modulus, shear modulus, equivalent elastic modulus, and multi-objective design. Smooth evolutionary method is adopted to find the final micro-topologies, with both the isotropic and volume fraction constraints imposed simultaneously. The macroscopic equivalent properties of the matrix materials and the obtained isotropic materials are evaluated using the homogenization method. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed method are verified by four numerical examples. Many interesting isotropic metamaterials are obtained, and some of the final structures are manufactured through 3D printing. This method can provide ideas for the design of other intelligent material microstructures with isotropic properties.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
jackcy发布了新的文献求助10
2秒前
小小业发布了新的文献求助10
2秒前
血小板发布了新的文献求助10
2秒前
无花果应助疯狂的迪子采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
威廉兰尼斯特完成签到,获得积分10
4秒前
Niki_Chen完成签到,获得积分10
4秒前
苒苒发布了新的文献求助60
6秒前
白洛玄发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
在水一方应助tfldog采纳,获得10
8秒前
研友_LpQ3rn发布了新的文献求助10
8秒前
NexusExplorer应助jackcy采纳,获得10
9秒前
血小板完成签到,获得积分10
9秒前
沉默的玩偶完成签到,获得积分10
10秒前
舟桅完成签到 ,获得积分20
12秒前
个性的紫菜应助雪山飞龙采纳,获得10
12秒前
小致完成签到 ,获得积分10
12秒前
小小业完成签到,获得积分10
14秒前
土豆国王发布了新的文献求助10
14秒前
平淡的紫青完成签到 ,获得积分10
15秒前
xyxyxyz完成签到,获得积分10
16秒前
芝麻汤圆完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
研友_LpQ3rn完成签到,获得积分10
18秒前
聂落雁完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
李玉琼完成签到,获得积分10
20秒前
稳重邑完成签到,获得积分10
20秒前
22秒前
前程似锦完成签到 ,获得积分10
22秒前
萝卜发布了新的文献求助10
23秒前
四五月发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
可爱的函函应助syh采纳,获得10
24秒前
Nana发布了新的文献求助10
25秒前
tfldog发布了新的文献求助10
25秒前
高分求助中
Evolution 2024
Impact of Mitophagy-Related Genes on the Diagnosis and Development of Esophageal Squamous Cell Carcinoma via Single-Cell RNA-seq Analysis and Machine Learning Algorithms 2000
Experimental investigation of the mechanics of explosive welding by means of a liquid analogue 1060
Die Elektra-Partitur von Richard Strauss : ein Lehrbuch für die Technik der dramatischen Komposition 1000
How to Create Beauty: De Lairesse on the Theory and Practice of Making Art 1000
Gerard de Lairesse : an artist between stage and studio 670
CLSI EP47 Evaluation of Reagent Carryover Effects on Test Results, 1st Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3006183
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2665373
关于积分的说明 7226641
捐赠科研通 2302402
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1220755
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 594878
版权声明 593314