各向异性结构材料方向性弹性性能的单次测试评估
材料科学
2023-12-14 v2
摘要
当结构材料的弹性性能变得具有方向依赖性时,其描述符的数量随之增加。例如,在二维情况下,材料的各向异性行为由多达6个独立的弹性刚度参数描述,而各向同性材料仅需2个。如此大量的参数拓展了结构材料的设计空间,并导致诸如材料在单轴压缩下发生剪切等异常现象。然而,性能描述符数量的增加以及剪切与法向变形之间的耦合,使得材料性能的实验评估更具挑战性。本文提出一种基于虚拟场方法的方法论,仅利用一次拉伸试验即可识别二维各向异性结构材料的六个独立刚度张量参数,从而消除了传统方法通常所需的多次实验。该方法无需应力数据,仅使用全场位移数据与全局力数据。我们利用有限元模拟生成的合成数据以及增材制造试样的实验数据展示了方法的准确性。
引用
@article{arxiv.2304.09112,
title = {Single-test evaluation of directional elastic properties of anisotropic structured materials},
author = {Jagannadh Boddapati and Moritz Flaschel and Siddhant Kumar and Laura De Lorenzis and Chiara Daraio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.09112},
year = {2023}
}