冲击下局部共振弹性介质材料的时间域分析
应用物理
2026-02-25 v1
摘要
材料的微结构可以被工程化以实现大自然中所不具备的独特特性。微结构材料，也称为介质材料（MMs），可以表现出利用其异构微结构的局部共振和动力学特性，这些特性在低于传统布拉格极限的条件下被激活。在本研究中，使用有限元方法（FEM）对低频共振陶瓷 MMs 薄板的线性动态响应进行了时间域分析。将 MM 与单体薄板和其他微结构设计进行比较，评估其在应力波缓和、峰值负荷延迟和能量传递方面的性能。通过采用各种边界条件和域大小进行仿真，以评估其对性能的影响。讨论了潜在的分段薄板设计和材料阻尼效应，两者都显著降低了从冲击表面到对侧表面的能量传递。结果显示，MM 薄板在降低峰值应力波和减少能量传递方面性能优异。该研究表明，共振陶瓷 MMs 是一种具有独特和可调特性的有前景的材料设计，可用于应力波缓和和结构防护应用。
引用
@article{arxiv.2410.01029,
title = {Time domain analysis of locally resonant elastic metamaterials under impact},
author = {Erdem Caliskan and Willoughby Cheney and Weidi Wang and Thomas Plaisted and Alireza V. Amirkhizi and Reza Abedi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.01029},
year = {2026}
}