Bandgap formation mechanism in tacticity inspired elastic mechanical metastructures

战术性 材料科学 谐振器 机制(生物学) 聚合物 有限元法 复合材料 光电子学 结构工程 物理 聚合 工程类 量子力学
作者
Ankur Dwivedi,Rajendra Kumar Munian,Bishakh Bhattacharya,Sondipon Adhikari
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:14 (1)
标识
DOI:10.1038/s41598-024-75462-6
摘要

Abstract Tacticity is long known as a significant contributor in changing the chemical and mechanical properties of the polymers drastically. This study explores mechanism of bandgap formation in elastic mechanical metastructures designed with a focus on tacticity. We introduce metabeams, comprising a primary slender beam embedded with short secondary beams featuring end masses at their tips. The investigation delves into the numerically simulated vibration characteristics of metabeams using finite element analysis, with a subsequent comparison to experimental results for fabricated metabeams. Employing a unit-cell design approach that manipulates spatial and physical parameters, we explore a wide range of uniform and non-uniform metabeam configurations based on the distance between secondary beams and distribution of local resonators as per tacticity. Hence, drawing inspiration from tacticity, we extend our investigation to isotactic and syndiotactic metabeams, altering physical parameters (mass) within the unit cell for both configurations. The strategic distribution of end masses on attached secondary beams introduces unique characteristics to isotactic and syndiotactic metabeams, allowing for the modulation of bandgaps without altering the natural frequencies of the resonators in symmetric and anti-symmetric metabeam designs. Our research demonstrates, incorporating tacticity in metabeam design offers a novel and unconventional approach to modulate the bandgap formation mechanism.

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