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
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
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.
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.