异构性对构成性亚材料响应的影响
材料科学
2026-04-29 v1
摘要
构成性亚材料如泡沫和晶格表现出由微结构不稳定性、局部化和类相变现象支配的复杂响应。其行为还受到由制造工艺导致的固有异构性的影响。本研究将梯度增强的非局部连续力学公式扩展到通过对选定本构参数施加高斯随机场来包含随机材料异构性。该框架实现了对材料波动幅度和空间相关性的独立控制，同时保持热力学一致性和局部化正则化。它还引入了非局部尺度和相关尺度之间的特征长度比例，该比例使模型能够在随机或空间相关微结构的极限进行建模。 confined compression 和 indentation 的有限元仿真表明，异构性根本性地改变了相核化、局部化形态以及宏观响应。总体而言，本文提出的框架提供了一种统一的方法，将随机材料变异性与由不稳定性驱动的力学联系起来，促进对不完美灵敏度、稳定性和设计的更好理解。它展示了异构性本身如何影响响应特征，如稳定性、平台区的斜率以及消除初始弹性区。
引用
@article{arxiv.2604.25075,
title = {Influence of Heterogeneity on the Response of Architected Metamaterials},
author = {Sarvesh Joshi and Jingye Tan and Craig M. Hamel and Stavros Gaitanaros and Nikolaos Bouklas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.25075},
year = {2026}
}