离散变换弹性力学：一种设计基于晶格的极性超材料的方法
应用物理
2021-04-30 v1 材料科学
摘要
变换方法是一种强有力的工具，用于给出变换后材料在新坐标系下的本构参数。在变换弹性力学中，一般的曲线坐标变换将传统的胡克定律转变为一种不同的本构定律，其中变换后的材料不仅各向异性，而且具有极性和手性，且不存在已知的弹性固体能满足该定律。然而，这一最先进的表述并未揭示该变换材料潜在微观结构的任何线索，而此类微观结构的设计是该领域的一大挑战。本研究旨在通过批判性地重新审视离散变换方法，从理论上证成对极性材料的根本需求。其核心思想是让变换梯度不仅作用于弹性性质，而且作用于力学晶格的底层架构。作为一个杰出的应用，我们利用所提出的设计范式物理构建了一种极性晶格超材料，用于观测弹性地毯隐身。随后进行数值模拟，以展示在不同静态与动态力学载荷下的优异隐身性能。本文所提出的方法尤其可推动并加速变换弹性力学中晶格拓扑的新设计，且能够推广用于实现其他新兴弹性性质，并解锁包括静力学与动力学在内的普遍特殊功能。
引用
@article{arxiv.2104.14471,
title = {Discrete Transformation Elasticity: An Approach to Design Lattice-based Polar Metamaterials},
author = {Yangyang Chen and Hussein Nassar and Guoliang Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.14471},
year = {2021}
}