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Adaptive Twisting Metamaterials
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AI
DOI：10.1002/adma.202513714.png)
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摘要
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下一代防护系统需要自适应材料，能够根据冲击类型和严重程度重新配置其响应，从而提供多种力-位移路径。本研究引入了扭转超材料，作为架构点阵的一个子类，其力学行为由微极弹性理论描述。这些结构源自对原始点阵的扭转操作，表现出几何诱导的扭转驱动和非线性响应，从而实现自适应抗撞性。一个多尺度预测框架——结合科萨尔特连续介质力学、有限元建模和实验——证明了其可行性。基于扭转片材的gyroid结构（10%相对密度）采用FE7131钢增材制造，并在不同扭转约束下进行准静态和动态压缩测试，显示出自适应吸能特性。当旋转受限时，结构表现出高轴向刚度（4.8 GPa）、坍塌应力（21 MPa）和比吸能（15.36 J g−1），而自由扭转和过度旋转条件分别使这些值降低25%、24%和33%。宏观模型捕捉了轴向和扭转响应，而过程诱导缺陷的SEM和µCT分析为参数化有限元研究提供了信息，该研究扩展至5%和15%相对密度。将其性能映射到Ashby图表中，突显了扭转超材料作为一类机械自适应、抗撞性材料的潜力，适用于汽车、铁路、航空航天和国防等先进防护系统应用。
Keyword:
adaptive crashworthiness
additive manufacturing
Cosserat continuum mechanics
twisting gyroid
twisting metamaterials
AI总结
对已上传原文的论文进行重点信息的提取，主要内容包括：简要概述、研究摘要、背景介绍、关键亮点、图文解析、展望与总结。
期刊
IF:
26.8
论文数:
3.4W
被引数:
46.0W
机构
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