将平面剪纸超材料建模为广义弹性连续体
软凝聚态物质
2023-06-16 v2
摘要
剪纸(kirigami)超材料通过近刚性面板与柔性切口的协调运动显著改变其形状。本文研究一种基于机制的平面剪纸模型系统,其具有四边形面板与菱形切口的周期图案,目标是预测其在广泛载荷下的工程尺度响应。我们基于剪纸的有效(单元平均)非线性变形及其切口驱动与相应梯度,建立了广义连续体模型。该模型考虑了三种弹性来源:有效场强烈偏好匹配局部机制、由切口驱动梯度引起的面板间应力,以及分布的铰链弯曲。我们给出了该模型的有限元公式,并使用商业软件Abaqus实现。模型模拟在不同设计与加载条件下与实验定量吻合。
引用
@article{arxiv.2206.00153,
title = {Modelling planar kirigami metamaterials as generalized elastic continua},
author = {Yue Zheng and Imtiar Niloy and Ian Tobasco and Paolo Celli and Paul Plucinsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.00153},
year = {2023}
}