超越 Hashin-Shtrikman 上限的各向同性超材料刚度
材料科学
2024-11-19 v1 应用物理
摘要
自 60 多年前提出以来，Hashin-Shtrikman 上限一直作为各向同性复合材料和多孔固体刚度的理论极限，是评估异质结构材料模量的重要参考。本文通过第一性原理计算，并辅以有限元模拟，证明由各向异性材料构成的各向异性结构，其各向同性弹性响应可以超越 Hashin-Shtrikman 上限。材料与结构的各向异性相互增强，实现了整体的各向同性响应，且避免了因具有互补各向异性的几何结构杂交所带来的质量代价。研究了三种设计（板状 BCC、板状 FCC 和板状 SC），但只有板状 SC 为材料的各向异性属性提供了解决方案，该属性与单晶镍和单晶铁氧体的属性非常相似。
引用
@article{arxiv.2411.11332,
title = {Isotropic Metamaterial Stiffness Beyond Hashin-Shtrikman Upper Bound},
author = {Manish Kumar Singh and Chang Quan Lai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.11332},
year = {2024}
}
备注
Supplementary Information available at the end of the article