超彈性材料的案例
Abaqus中定義橡膠超彈性材料
關(guān)于 Abaqus 中的超彈性材料，還應(yīng)注意以下問題：
1）Abaqus中默認(rèn)橡膠材料行為是彈性的、各向同性的；
2）分析過程中必須考慮幾何非線性效應(yīng)（設(shè)置 Nlgeom 為 ON）；
3）對于 Abaqus/Standard 分析，默認(rèn)情況下假定超彈性材料是不可壓縮的（泊松比等于0.5），為了幫助分析收斂，可以將該值設(shè)置為大于0.495；對于 Abaqus/Explicit 分析，默認(rèn)情況下，假定超彈性材料是接近不可壓縮的（泊松比大于0.475）；
4）Abaqus 采用應(yīng)變勢能（strain energy potential）來描述超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，而不是采用楊氏模量 E 或泊松比 ；
5）對于根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定的超彈性材料模型，當(dāng)應(yīng)變值達到一定程度（變形較大）時，計算過程可能不穩(wěn)定。Abaqus 通過穩(wěn)定性檢查來確定可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的應(yīng)變值大小，并在 DAT 文件中給出相應(yīng)的警告信息。
6）如果用戶希望快速錄入和確定橡膠材料的力學(xué)特性參數(shù)，建議大家使用Abaqus軟件內(nèi)置的Python開發(fā)接口實現(xiàn)。
文章來源： 力學(xué)與Abaqus仿真
展開 Abaqus中定義橡膠超彈性材料
關(guān)于 Abaqus 中的超彈性材料，還應(yīng)注意以下問題：
1）Abaqus中默認(rèn)橡膠材料行為是彈性的、各向同性的；
2）分析過程中必須考慮幾何非線性效應(yīng)（設(shè)置 Nlgeom 為 ON）；
3）對于 Abaqus/Standard 分析，默認(rèn)情況下假定超彈性材料是不可壓縮的（泊松比等于0.5），為了幫助分析收斂，可以將該值設(shè)置為大于0.495；對于 Abaqus/Explicit 分析，默認(rèn)情況下，假定超彈性材料是接近不可壓縮的（泊松比大于0.475）；
4）Abaqus 采用應(yīng)變勢能（strain energy potential）來描述超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，而不是采用楊氏模量 E 或泊松比 ；
5）對于根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確定的超彈性材料模型，當(dāng)應(yīng)變值達到一定程度（變形較大）時，計算過程可能不穩(wěn)定。Abaqus 通過穩(wěn)定性檢查來確定可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的應(yīng)變值大小，并在 DAT 文件中給出相應(yīng)的警告信息。
6）如果用戶希望快速錄入和確定橡膠材料的力學(xué)特性參數(shù)，建議大家使用Abaqus軟件內(nèi)置的Python開發(fā)接口實現(xiàn)。
文章來源：力學(xué)與abaqus仿真
展開 Simright 2018.8.17更新:支持超彈性材料（HyperElastic）本構(gòu)模型！
https://www.simright.com/zh/blogs/simright-2018-8-17-chaodan/
更新語錄橡膠材料作為一種高分子超彈性材料廣泛應(yīng)用于承載結(jié)構(gòu)軸承、密封件、吸收震動的襯墊、連接器和輪胎等，已成為現(xiàn)代工業(yè)的重要原材料。Simulator及Toptimizer本周新增功能，支持使用有限元中常用的Mooney-Rivlin模型模擬橡膠材料力學(xué)行為。本次更新共有4項改進和修復(fù)，歡迎大家體驗，多提建議！希望大家支持云端CAE，支持Simright！
2018.8.11-2018.8.17
Simulator (在線仿真計算軟件)
1.新增：材料庫支持超彈性材料
材料庫中新增TPU材料，自定義支持超彈性材料本構(gòu)模型。
2.改進：改進材料分類改進材料庫中超彈性材料（HyperElatsic）分類。
Toptimizer(在線拓撲優(yōu)化軟件）
1.新增：材料庫支持超彈性材料
材料庫中新增TPU材料，自定義支持超彈性材料本構(gòu)模型。
2.改進：改進材料分類改進材料庫中超彈性材料（HyperElatsic）分類。
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如何避免世界杯傷病危機？仿真助力定制化球鞋!完善多項細節(jié)，提升產(chǎn)品品質(zhì)！Simright 2018.08.10更新！EasyPDM新增BDF格式文件文本內(nèi)容在線對比功能！Simright 2018.08.03更新！豐富后處理中色條（Legend）顯示刻度！Simright 2018.07.27更新修復(fù)Simulator位移邊界模擬錯誤的問題！Simright 2018.07.20更新新增非推薦瀏覽器即時提醒功能！
展開 abaqus超彈性材料子程序UMAT之對得上與對不上
超彈性材料是一種常見的材料模型，其主要用于模擬橡膠等材料的超彈性性質(zhì)。具體來說，其是通過一個彈性勢能的函數(shù)來描述材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。在實際中，采用超彈性材料制成的結(jié)構(gòu)通常都伴隨著大變形/大應(yīng)變的響應(yīng)，因此實際中超彈性材料的彈性勢能函數(shù)往往以大變形的應(yīng)力度量PK-2應(yīng)力和格林應(yīng)變E表達，PK-2應(yīng)力可由勢能函數(shù)對格林應(yīng)變求微分求得。
彈性勢能函數(shù)不同，所得到的的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系就不同，常見的超彈性材料本構(gòu)模型包括NEO-HOOKEAN，Mooney-Rivlin等。
在通用有限元軟件abaqus中，對于超彈性材料本構(gòu)的二次開發(fā)可以采用UHYPER或UMAT進行，幫助文檔也提供了幾個UMAT的具體例子。在verification manual4.1.21中提供了不可壓縮單元的用戶材料子程序和模型：
該模型具體如下所示：
采用同樣模型并用abaqus內(nèi)置的neo-hookean模型與該使用子程序的模型進行對比，計算結(jié)果一致。
然而，如果稍加修改其邊界條件，將其邊界條件改為一端固定一端拉伸：
則兩個模型的計算結(jié)果如下：
內(nèi)置NEO-HOOKEAN模型與umat在該邊界條件下計算結(jié)果并不一致，而內(nèi)置模型明顯相對剛度更大。
具體原因，目前還沒有找到，以下是該模型的鏈接，歡迎各位測試指正。
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1Sd53tGjQTHjuPSU_FxXv8Q 提取碼: r3f4
【完】
展開 
怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？橡膠產(chǎn)品仿真分析怎么做？
超彈性材料如橡膠等在工業(yè)、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用，如汽車懸置、艦船、航天器隔振器等。
橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時應(yīng)力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學(xué)特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構(gòu)模型，用戶可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動完成。
由于超彈性體的特殊性質(zhì)，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構(gòu)模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢能（strain energy/potential）來表達超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
展開 軟體機器人超彈性材料本構(gòu)賦予的兩種實現(xiàn)方式 ￥29.99
引言：超彈性材料是軟體機器人實現(xiàn) “大變形、高回復(fù)、低剛度” 核心性能的關(guān)鍵載體，其力學(xué)行為需通過精準(zhǔn)的本構(gòu)模型描述。在 Abaqus 仿真環(huán)境中，針對軟體機器人的超彈性材料本構(gòu)，主要存在兩種主流賦予方式：一是直接調(diào)用內(nèi)置的Mooney-Rivlin 應(yīng)變勢能模型，適用于常規(guī)彈性體（如硅橡膠）的快速仿真；二是通過UHYPER.for 用戶子程序自定義應(yīng)變勢能，適配新型超彈性材料（如梯度彈性體、仿生彈性體）的特殊力學(xué)行為。本文將圍繞這兩種方式，結(jié)合 Abaqus 仿真全流程（建模、參數(shù)設(shè)置、分析步、相互作用等），詳細闡述實現(xiàn)邏輯、操作要點及結(jié)果對比，為軟體機器人的超彈性仿真提供可復(fù)現(xiàn)的技術(shù)方案。
1、 計算結(jié)果與分析
兩種超彈性本構(gòu)方式的仿真結(jié)果需從 “精度、效率、適用性” 三個維度對比，核心差異如下：
（1） 力學(xué)響應(yīng)精度
Mooney-Rivlin 模型（1 階）：因模型未考慮高階非線性項，易出現(xiàn) “應(yīng)力預(yù)測偏低” 問題，誤差可升至 15% 以上。
UHYPER.for 子程序：通過自定義高階應(yīng)變勢能函數(shù)（如 Ogden 模型、Yeoh 模型），可覆蓋小至大變形全范圍，與實驗數(shù)據(jù)誤差穩(wěn)定在 3% 以內(nèi)，尤其適合軟體機器人扭轉(zhuǎn)、彎曲等大變形工況。
（2） 計算效率
Mooney-Rivlin 模型：無需編譯子程序，計算迭代次數(shù)少。
UHYPER.for 子程序：需先通過 Fortran 編譯器（如 Intel Fortran Compiler）編譯子程序，且自定義函數(shù)的導(dǎo)數(shù)計算會增加迭代復(fù)雜度。
（3） 收斂性表現(xiàn)
Mooney-Rivlin 模型：因本構(gòu)關(guān)系簡單，在幾何非線性打開、增量步合理設(shè)置的前提下，收斂率可達 95% 以上，極少出現(xiàn) “迭代終止” 問題。
展開 怎樣在Abaqus中定義橡膠等超彈性材料？
超彈性材料如橡膠等在醫(yī)療器材、工業(yè)、建筑和國防中隔震、絕緣等方面具有廣泛應(yīng)用。
橡膠材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為是彈性的，它們能承受100%的大變形而不產(chǎn)生塑性變形和斷裂，但是具有高度的非線性，在大變形時應(yīng)力陡然上升。這種材料行為稱為超彈性（hyperelasticity）。
橡膠本構(gòu)關(guān)系非常復(fù)雜。在大量的實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，人們建立起來很多理論模型來描述橡膠的力學(xué)特征。Abaqus有限元軟件在分析橡膠等超彈性材料具有顯著優(yōu)勢，為用戶提供了多種橡膠材料的本構(gòu)模型，用戶可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和材料的力學(xué)行為特征做出選擇。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，確定所選本構(gòu)方程中的系數(shù)，這些過程在程序中可自動完成。
由于超彈性體的特殊性質(zhì)，基于楊氏模量和泊松比所建立的本構(gòu)模型不再滿足對大變形行為的描述，我們用應(yīng)變勢能（strain energy/potential）來表達超彈性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
展開 超彈性材料有限元分析注意事項 ￥3
# 樂學(xué)以致遠，在懵懂中前進 # ---------------------------------------------# 超彈性材料本構(gòu)分析實例 #
對于涉及到超彈性材料的結(jié)構(gòu)有限元分析，無形中加大了分析難度！第一點就是關(guān)于超彈材料材料參數(shù)的確定，如何解決呢？首先選用合適的本構(gòu)模型（一類是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的維象理論模型，如Mooney-Rivlin模型、Ogden模型；另一類是基于統(tǒng)計熱力學(xué)，如Neo-hookean模型），通過開展試驗并結(jié)合曲線擬合的方法確定材料參數(shù)。第二點就是超彈材料表現(xiàn)出不可壓縮性，也就是泊松比接近0.5，必須定義不同的單元技術(shù)以保證計算的收斂和準(zhǔn)確性，不然會引發(fā)剪切自鎖和體積自鎖導(dǎo)致求解困難。下文分別就超彈材料的材料參數(shù)確定方法、單元技術(shù)學(xué)習(xí)以及分析實例展開講述。
橡膠是最常見的超彈性材料，表現(xiàn)出超彈性和粘彈性
展開 案例50-用超彈性材料分析法向壓力腦積水
由于使用了超彈性材料，因此啟用了大變形效果（NLGEOM，ON）。
以下輸入指定了分析和求解控制：
結(jié)果和討論
隨著時間的推移，熱量從內(nèi)表面?zhèn)鬟f到外表面。通過最低和最高溫度，階躍加載是明顯的。
孔隙壓力分布在某些方面與參考文獻的結(jié)果不同：
造成差異的原因有幾個：
• 本模擬中使用的公式（耦合孔隙壓力熱單元的固有公式）與參考問題的公式不同。
• 該模擬使用超彈性材料。參考問題使用彈性材料。
• 參考問題不包括熱自由度。
• 此模擬中的幾何圖形是使用參考中的數(shù)字化點捕捉的。
• 對于耦合孔隙壓力熱單元，孔隙流體相的質(zhì)量平衡方程為：
在參考問題中，機械平衡為：
在本仿真中使用的模型和參考模型可能本質(zhì)上不同。然而，一般來說，我們的模擬給出了合理的孔隙壓力分布。
由于這些區(qū)域周圍的網(wǎng)格細化，可以精確計算心室角周圍的應(yīng)力場：
最大變形集中在心室周圍：
建議
在這種類型的分析中，材料特性對于獲得良好的模擬結(jié)果至關(guān)重要。定義合理的材料特性，特別是多孔介質(zhì)和熱特性。
參考文獻
Shahim, K., Drezet, J.-M., Molinari, J.-F., Sinkus, R., & Momjian, S. (2010). Finite element analysis of normal pressure hydrocephalus: Influence of CSF content and anisotropy in permeability. Applied Bionics and Biomechanics. 7.3:187-197.
展開 基于VB的ANSYS二次開發(fā)之超彈性材料模型算法
ANSYS現(xiàn)有版本雖包括了金屬、橡膠、Drucker-Prager、混凝土等眾多材料模型，但仍無法滿足工程計算需要，為了彌補這一不足，ANSYS為用戶提供了開發(fā)材料模型的接口，即UPFs。通過修改、編譯連接相關(guān)用戶子程序，可以得到各種符合用戶需要的材料模型。ANSYS的TB，HYPER命令給用戶提供了各種不可壓縮和可壓縮的超彈性材料模型，比如：Polynomid Form模型、Mooney-Rivlin模型、Neo-Hookean模型、Yeoh模型、Arruda-Boyce模型、Gent模型、Ogden模型、Hyperfoam模型以及Blatz-Ko模型等。但是對于需要使用另外模型的用戶，則需要UserHyper用戶子程序來編寫自己的超彈性材料模型。
UserHyper用戶子程序介紹
用戶可以使用如下命令調(diào)用用戶定義的超彈性材料模型：
TB,HYPER,,,,USER
可以使用所有支持超彈性材料的單元。
展開 Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析
11月11日，Ansys官方『Ansys 超彈性橡膠材料仿真分析』研討會為您展開介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：11月11日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡介：
本次網(wǎng)絡(luò)研討會主要介紹Ansys超彈性橡膠材料分析方案，聚焦于超彈性本構(gòu)的選取、基于測試數(shù)據(jù)的材料參數(shù)擬合、非線性計算設(shè)置與收斂性調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù)。 此外，還將簡要介紹Ansys最新收購的聚合物材料建模工具PolymerFEM。
講師：
韓鎮(zhèn)澤 | Ansys高級應(yīng)用工程師
具備多年結(jié)構(gòu)有限元仿真在不同領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)驗。專注于PCB封裝結(jié)構(gòu)可靠性方案，以及消費電子、半導(dǎo)體等行業(yè)應(yīng)用。主要負責(zé)產(chǎn)品：Mechanical，Sherlock，PolymerFEM。
形式：線上
費用：免費
掃碼立即報名
(web: https://s.jishulink.com/ObT0WL)
- -THE END- -
技術(shù)鄰簡介：
技術(shù)鄰，是一家深耕工科制造業(yè)領(lǐng)域逾二十年的專業(yè)技術(shù)平臺。
我們的服務(wù)覆蓋力學(xué)、機械、材料、航空、交通運輸、電子電氣、通信、化工、能源、船舶、冶金、建筑土木、水利測繪等眾多專業(yè)方向。以CAE仿真為特色和入口，在結(jié)構(gòu)、流體、電磁、熱動力學(xué)、工藝、聲、光及加工工藝等領(lǐng)域，擁有深厚的專家資源和項目經(jīng)驗。累計幫助1200+企業(yè)解決制造業(yè)研發(fā)困擾，100萬+工程師提升專業(yè)能力。
展開 
Abaqus超彈性材料分析
本案例所用模型如下：
其中，上面1為壓塊，結(jié)構(gòu)剛材料，2為橡膠超彈性材料。
有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。
今天將以這種方式介紹使用workbench實現(xiàn)齒輪嚙合的分析流程。
圖1 模型認(rèn)識
一、前處理
1.1 幾何模型的構(gòu)建
本案例中的幾何模型較為簡單，因此直接在abaqus中創(chuàng)建。
本例使用平面應(yīng)力應(yīng)變單元模擬實體的壓縮過程，將Module切換到Part模塊，單擊create part創(chuàng)建壓塊部件，部件類型選擇2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環(huán)境，繪制壓塊圖形如圖1，繪制完成后單擊done完成壓塊的創(chuàng)建。繼續(xù)單擊create part創(chuàng)建橡膠部件，部件類型也為2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環(huán)境，繪制橡膠圖形如圖1所示，繪制完成后單擊done退出橡膠的創(chuàng)建。
1.2 材料參數(shù)的定義
1.2.1 材料本構(gòu)
將Module切換到property模塊。單擊create material創(chuàng)建材料，壓塊使用結(jié)構(gòu)剛材料，密度設(shè)置7850kg/m3,楊氏模量為2.1e11Pa，泊松比為0.3。
橡膠使用超彈性材料，使用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型。
展開 Abaqus超彈性材料分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
模型了解：
本案例所用模型如下：
圖1 模型認(rèn)識
其中，1為壓塊，結(jié)構(gòu)剛材料，2為橡膠超彈性材料。
有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。
今天將以這種方式介紹使用workbench實現(xiàn)齒輪嚙合的分析流程。
一、前處理
1.1 幾何模型的構(gòu)建
本案例中的幾何模型較為簡單，因此直接在abaqus中創(chuàng)建。
本例使用平面應(yīng)力應(yīng)變單元模擬實體的壓縮過程，將Module切換到Part模塊，單擊create part創(chuàng)建壓塊部件，部件類型選擇2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環(huán)境，繪制壓塊圖形如圖1，繪制完成后單擊done完成壓塊的創(chuàng)建。繼續(xù)單擊create part創(chuàng)建橡膠部件，部件類型也為2D planar、Deformable、Shell，進入草圖環(huán)境，繪制橡膠圖形如圖1所示，繪制完成后單擊done退出橡膠的創(chuàng)建。
1.2 材料參數(shù)的定義
1.2.1 材料本構(gòu)
將Module切換到property模塊。單擊create material創(chuàng)建材料，壓塊使用結(jié)構(gòu)剛材料，密度設(shè)置7850kg/m3,楊氏模量為2.1e11Pa，泊松比為0.3。
橡膠使用超彈性材料，使用Mooney-Rivlin本構(gòu)模型。
展開 在 COMSOL 中分析特殊的多孔彈性超材料
超材料是一種人工材料，其性能取決于特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計而非化學(xué)成分。此類材料的結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，因此制造難度相當(dāng)大。本文我們將通過數(shù)值研究探討一種能夠在靜水壓力的作用下膨脹的多孔彈性超材料（由帶空隙的單一材料制成）。
超材料與 3D 打印結(jié)合
“3D 打印”和“超材料”具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠制造定制的醫(yī)療植入物，打印房屋，應(yīng)用于聲學(xué)隱形技術(shù)，是改變我們周圍世界的前沿科技潮流。
3D 打印機。圖片由 Jonathan Juursema 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用,通過 Wikimedia Commons 分享。
通過兩種技術(shù)的結(jié)合，我們可以使用直接激光寫入（direct-laser-writing，簡稱 DLW）打印來制造復(fù)雜的超材料，這種工藝對于其他制造技術(shù)而言相當(dāng)困難或不可能實現(xiàn)。這個想法的靈感來源于德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（Karlsruhe Institute of Technology）和法國勃艮第弗朗什-孔泰大學(xué)（Université de Bourgogne Franche-Comté）的研究小組。他們共同研究了在穩(wěn)定和靜態(tài)條件下表現(xiàn)出獨特的負等效壓縮性力學(xué)性能的超材料。
研究具有負等效壓縮效應(yīng)的多孔彈性超材料
研究人員的多孔彈性超材料是一種人造三維復(fù)合材料，當(dāng)周圍環(huán)境產(chǎn)生的靜水壓力增加時，將發(fā)生各向同性的膨脹。大多數(shù)天然彈性材料的反應(yīng)與之相反，當(dāng)周圍的靜水壓力增加時，它們的體積會變小。
海綿是一種受多孔彈性現(xiàn)象影響的材料。
那么為什么超材料會膨脹呢？為了回答這個問題，讓我們來觀察一下超材料。超材料由單一的普通固體成分構(gòu)成，材料內(nèi)為中空的三維十字結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)內(nèi)部的隱藏空間包含恒壓空氣。每個十字的末端都有圓形的膜片。
當(dāng)周圍壓力與十字結(jié)構(gòu)中的壓力不同時，膜片向內(nèi)或向外彎曲。
展開 在 COMSOL 中分析特殊的多孔彈性超材料
超材料是一種人工材料，其性能取決于特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計而非化學(xué)成分。此類材料的結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，因此制造難度相當(dāng)大。本文我們將通過數(shù)值研究探討一種能夠在靜水壓力的作用下膨脹的多孔彈性超材料（由帶空隙的單一材料制成）。
超材料與 3D 打印結(jié)合
“3D 打印”和“超材料”具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠制造定制的醫(yī)療植入物，打印房屋，應(yīng)用于聲學(xué)隱形技術(shù)，是改變我們周圍世界的前沿科技潮流。
3D 打印機。圖片由 Jonathan Juursema 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用,通過 Wikimedia Commons 分享。
通過兩種技術(shù)的結(jié)合，我們可以使用直接激光寫入（direct-laser-writing，簡稱 DLW）打印來制造復(fù)雜的超材料，這種工藝對于其他制造技術(shù)而言相當(dāng)困難或不可能實現(xiàn)。這個想法的靈感來源于德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（Karlsruhe Institute of Technology）和法國勃艮第弗朗什-孔泰大學(xué)（Université de Bourgogne Franche-Comté）的研究小組。他們共同研究了在穩(wěn)定和靜態(tài)條件下表現(xiàn)出獨特的負等效壓縮性力學(xué)性能的超材料。
研究具有負等效壓縮效應(yīng)的多孔彈性超材料
研究人員的多孔彈性超材料是一種人造三維復(fù)合材料，當(dāng)周圍環(huán)境產(chǎn)生的靜水壓力增加時，將發(fā)生各向同性的膨脹。大多數(shù)天然彈性材料的反應(yīng)與之相反，當(dāng)周圍的靜水壓力增加時，它們的體積會變小。
海綿是一種受多孔彈性現(xiàn)象影響的材料。
那么為什么超材料會膨脹呢？為了回答這個問題，讓我們來觀察一下超材料。超材料由單一的普通固體成分構(gòu)成，材料內(nèi)為中空的三維十字結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)內(nèi)部的隱藏空間包含恒壓空氣。每個十字的末端都有圓形的膜片。
當(dāng)周圍壓力與十字結(jié)構(gòu)中的壓力不同時，膜片向內(nèi)或向外彎曲。
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