由扭转块体金属玻璃带构成的柔顺变形结构
材料科学
2020-09-01 v2 应用物理
摘要
本工作中，我们研究将预扭转金属带用作变形状结构的构建单元。我们通过将初始平直带材绕其（纵向）形心轴扭转成螺旋几何形状来制造这些元件，随后热成形使该构型成为无应力参考态。螺旋形状使带材具有沿长度变化的优选弯曲方向。这些弯曲方向充当柔顺关节，并实现若干展开与收拢构型，若无预扭转则无法实现，前提是压缩不引起材料失效。我们使用块体金属玻璃（BMG）制造这些带材，因其卓越的弹性与热成形特性。结合数值模拟、基于壳理论与扭转实验的解析模型，我们分析多种带材几何的有限扭转力学。我们发现，在具波动边缘的带材中，扭转变形可在热成形前更好地局部化至所需区域。最后，我们将多条带材连接以创建可展开系统。我们的工作提出了一种创建全金属却具柔顺性的结构框架，或可应用于空间结构与柔顺机器人元件。
引用
@article{arxiv.2004.14446,
title = {Compliant morphing structures from twisted bulk metallic glass ribbons},
author = {Paolo Celli and Alice Lamaro and Connor McMahan and Punnathat Bordeenithikasem and Douglas Hofmann and Chiara Daraio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.14446},
year = {2020}
}