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Surface-driven computational homogenization method for metamaterial beams
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DOI：10.1016/j.ijengsci.2025.104313.png)
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摘要
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超材料表现出超越其组成材料和常规本构关系的卓越力学性能，这主要归因于其微结构单元的独特特性及其相互作用。然而，传统的均质化方法通常难以捕捉这些显著行为。本研究探讨了微结构单元对超材料梁尺寸相关弯曲响应的影响，并将观察到的效应归因于微结构诱导的表面弹性。构建了一个全厚度代表性体积单元（RVE），并开发了一种基于表面驱动的计算均质化方法（CHM），以准确表征微结构诱导的表面效应。通过全厚度RVE的高保真、高通量有限元（FEM）均质化，对均质化弹性模型中的表面厚度参数进行了校准。通过预先计算不同全厚度RVE的有效属性和表面厚度数据集，开发的均质化模型能够实现超材料梁行为的在线高效且准确的预测。结果表明，开发的均质化方法（包含微结构相关的表面厚度）能够有效且准确地捕捉超材料梁的力学响应。所提出的模型在宏观弯曲变形方面显著优于忽略表面效应的经典均质化模型。
期刊
IF:
5.7
论文数:
4.9K
被引数:
1.1W
机构
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