论文标题
Impact response of metallic stacked origami cellular materials
金属叠层折纸多孔材料的冲击响应
摘要
多孔材料在结构防护和冲击吸能方面具有非常大的优势。在压缩过程中，胞壁的渐进屈曲过程可以提高结构的比强度和能量吸收能力。在多孔材料中，材料胞壁相对于加载方向的排布对结构的力学响应具有显著的影响。这种现象在动态加载过程中尤其明显，因为在动态变形时，材料的动态屈曲以及惯性效应同样对胞壁的排布方式高度相关。基于折纸方法的多孔材料可以调控胞孔的坍塌模式，从而使其具有负泊松比的特性。近几年提出的Miura-ori几何体可以作为一种几何构型设计策略，用于在折纸单胞的基础上构建出一种周期性的多孔材料。不过，这种结构在以往是很难制备的。本文采用选择性激光焊接这一增材制造技术，制备出了不锈钢叠层折纸多孔材料，并对该种周期性多孔材料进行了冲击测试。冲击测试采用霍普金森压杆完成，冲击速度为50m/s至100m/s。在高速冲击下，由于材料折叠层的局部变形，发现了负泊松比现象。本文还通过数值模拟研究了不同的折叠模式，同时比吸能和比强度随折叠角度的变化而变化。最后，通过数值模拟研究了这种材料的率相关性。
相关图表
图1 折纸多孔材料的几何构型
图2 增材制造技术制备的试件
图3 动态测试技术
图4 变形过程
文章链接
https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2020.103730
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