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Efecto de los Diseños de Sección Transversal en la Absorción de Energía de Metamateriales Mecánicos

Autores: Wang, Xinnian; Rastegarzadeh, Sina; Pan, Yayue; Huang, Jida

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Efecto de los Diseños de Sección Transversal en la Absorción de Energía de Metamateriales Mecánicos


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Estudios
Diseños geométricos
Geometría de sección transversal
Eficiencia de absorción de energía
Estructuras de celosía
Rendimiento mecánico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Numerosos estudios han examinado varios diseños geométricos en estructuras celulares, sin embargo, el papel de la geometría de la sección transversal sigue siendo poco explorado. Las secciones transversales influyen significativamente en las propiedades efectivas del material de los materiales arquitectónicos, donde las concentraciones de tensión en las uniones pueden reducir la resistencia estructural. Este estudio investiga cómo diferentes secciones transversales afectan la eficiencia de absorción de energía en estructuras celulares dominadas por flexión y estiramiento. Se fabricaron cinco clases de estructuras de celosía, cada una diseñada con cuatro secciones transversales distintas, utilizando una impresora de estereolitografía personalizada. El rendimiento mecánico, específicamente la absorción de energía y la eficiencia de absorción de energía, se evaluó a través de simulaciones físicas y pruebas experimentales. Los resultados muestran que seleccionar secciones transversales óptimas puede mejorar el esfuerzo de fluencia en un promedio del 35% para , 39% para , 22% para , y 41% para estructuras. Estos hallazgos demuestran el impacto crítico de la geometría de la sección transversal en el comportamiento mecánico. Se emplearon enfoques de homogenización basados en análisis experimental y de elementos finitos para validar los resultados. El estudio propone pautas de diseño de secciones transversales destinadas a optimizar las relaciones de resistencia a peso, ofreciendo valiosos conocimientos para el desarrollo de metamateriales mecánicos de alto rendimiento.

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