01.07.2022
Анализ некоторых методов соединения ячеек в механическом тетрахиральном метаматериале
Сотрудники лаборатории нелинейной механики метаматериалов и многоуровневых систем ИФПМ СО РАН исследовали влияние метода соединения ячеек в хиральном метаматериале на его свойства.
Уникальные свойства метаматериалов обусловлены их микроструктурой. Основу структуры метаматериала составляют элементарные ячейки. Поэтому при создании метаматериала особое внимание уделяется как самим элементарным ячейкам, так и способам их соединения. Наиболее очевидным является метод «присоединения», когда одна ячейка присоединяется к другой. В другом случае происходит наложение краев ребер. Будем называть такой способ методом «внахлест». При этом грань одной ячейки является также гранью другой ячейки.
Численное моделирование показало, что при одноосном нагружении системы двух ячеек, построенной методом «присоединения» ячеек, центр вращения возникает в месте соединения граней. Это связано с тем, что в этой точке находится центр масс системы. Вращение направлено против часовой стрелки. При рассмотрении системы ячеек, соединенных методом «внахлест», обнаружено, что такая система вращается относительно центра одного из колец тетрахиральной структуры. То есть наблюдается асимметричная картина механического поведения.
При рассмотрении системы из девяти ячеек (по три ячейки, расположенных вдоль трех осей координат) анализ векторов смещения узлов конечно-элементной сетки позволил сделать вывод, что механическое поведение при обоих способах соединения ячеек симметричное, но эффект скручивания в методе «внахлест» выражен более сильно, чем в методе «присоединения».
Механическое поведение в системе из двух и девяти ячеек, соединенных методами присоединения и внахлест
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2022-0003. Результаты исследования опубликованы в журнале Вестник Томского государственного университета. Математика и механика (Q2): Ахметшин Л.Р., Смолин И.Ю. Анализ некоторых методов соединения ячеек в механическом тетрахиральном метаматериале // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2022. № 77. С. 27-37.