3D-printed highly stretchable curvy sandwich metamaterials with superior fracture resistance and energy absorption
Notice bibliographique
Résumé
This paper focuses on the potential of curvy mechanical metamaterials to show how topological design can significantly enhance fracture toughness along the in-plane and out-of-plane (through-depth) directions. The conventional re-entrant unit cell is first reformulated by introducing local curvy ligaments and then additively manufactured by three-dimensional (3D) printing to form a center/edge-notch lattice metamaterial. The new conceptual design provides multi-stiffness unit cells, helping to control stress distribution within a structure under tensile load, specifically in the vicinity of the notches where stress concentrations occur. In other words, curvy unit cells are capable of arresting and blunting the notch under tensile loads and toughening the metamaterials. The crack tip opening displacement (CTOD) method calculates the fracture toughness. Not only can the fracture of lattice metamaterials be controlled along the in-plane direction by replacing unit cells in the sensitive parts of the metamaterials, but a new assembly method is also proposed. This offers that different thin plates of metamaterials with different layouts can be sandwiched to control out-of-plane fracture propagation (through-depth propagation of opening mode fracture) for the first time in fracture mechanics. This novel sandwiching method offers a multi-step fracture and significantly improves the fracture behavior of the lattice metamaterials from brittle to ductile by taking advantage of multiple through-thickness thin plates instead of considering one thick specimen. A detailed analysis of the effects of the ligament curvature value on the fracture behavior is presented. The results reveal that the more curvature, the more extension (ductility) will be realized, but too large curvature design can provide lower energy absorption capacity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».