Stiffness, strength, anisotropy, and buckling of lattices derived from TPMS and Platonic and Archimedean solids
Notice bibliographique
Résumé
Lattice metamaterials have gained considerable attention due to their distinctive topological structures and multifunctional properties. In this work, the effect of topology, loading conditions, and relative density on the effective mechanical properties of various novel lattice architectures is investigated numerically and experimentally. Thirteen strut-based lattices derived from triply periodic minimal surfaces (five lattices) as well as Platonic (three lattices) and Archimedean (five lattices) solids are considered for the first time, and their anisotropic mechanical properties, including uniaxial, shear, and bulk moduli and strengths as well as their total stiffness, buckling strengths, Poisson’s ratio, and anisotropy are investigated as a function of a wide range of relative densities (0.1% to 37%). Finite element analysis is employed to capture the full effective behavior of these lattices using periodic boundary conditions. Bifurcation analysis is performed to predict the threshold relative density governing their buckling vs yielding deformation behavior. Selected lattice structures of various relative densities are 3D printed using polymer selective laser sintering additive manufacturing technique and tested under quasi-static uniaxial compression where the experimental and numerical results are compared. The numerical results indicate that the deformation behavior can be altered between stretching and bending dominated mode of deformation as function of loading. Archimedean lattices are shown to outperform a wide range of strut-based lattices. This work opens the doors for more investigations of the multifunctional properties of these novel types of lattices and their engineering applications. Furthermore, the generated comprehensive data are useful in optimizing latticed structures using topology optimization techniques.
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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 ».