板状拓扑互锁结构的挠度极限
软凝聚态物质
2023-07-04 v1
摘要
拓扑互锁结构(TIS)是通过互锁块的几何排列实现稳定性与承载能力的结构装配体,仅依靠法向力和摩擦力进行载荷传递。与挠度从不超出块体高度的梁状TIS不同,板状TIS的挠度常常会超出。然而,作为定义其承载能量能力关键参数的板状TIS挠度上限,至今未被探究。本文建立了板状TIS挠度能力的理论上限,并提出了一种逼近该上限的系统性设计策略。该策略基于对接触界面的设计,使非中心块更多地参与结构响应,从而产生具有更高挠度、更全局和整体性的变形模式。我们在一个典型板状TIS的数值案例研究中展示了该策略的应用。结果表明,其使挠度提高了350%,得到的值比文献中先前报道的更接近上限。我们还表明,由此产生的挠度模式使所有块体均匀参与,避免了局部滑动模式,并类似于整体等效结构。最后,我们表明该策略不仅使装配体的挠度能力最大化,也使其承载能量能力最大化。
引用
@article{arxiv.2307.00918,
title = {The deflection limit of slab-like topologically interlocked structures},
author = {Silvan Ullmann and David S. Kammer and Shai Feldfogel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.00918},
year = {2023}
}