Везде

ОЭММПУИзвестия Российской академии наук. Механика твердого тела Mechanics of Solids

  • ISSN (Print) 1026-3519
  • ISSN (Online) 3034-6428

Исследование сопротивления пробиванию ударником ауксетических метаматериалов при различных углах поворота их внутренней ячеистой структуры

Вы можете
Код статьи
S30346428S1026351925040128-1
DOI
10.7868/S3034642825040128
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Иванова С.Ю.
  • Аффилиация: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Осипенко К.Ю.
  • Аффилиация: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Баничук Н.В.
  • Аффилиация: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Лисовенко Д.С.
  • Аффилиация: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 4
Страницы
227-246
Аннотация
Экспериментально исследовалось сопротивление ауксетических метаматериалов на основе ячейки в виде вогнутого шестиугольника (метаматериалов с отрицательным коэффициентом Пуассона) пробиванию по нормали жестким сферическим ударником. Образцы метаматериалов с хиральной и нехиральной внутренней структурой были изготовлены на 3D-принтере из гибкого термопластичного полиуретана (TPU 95A-пластик) и жесткого e-PLA-пластика. Для всех четырех типов метаматериалов были подготовлены образцы, внутренняя структура которых отличалась углом поворота (0, 30, 60 или 90°) относительно вертикальной оси. Образцы сравнивались по способности снижать кинетическую энергию ударников на скорости около 190 м/c при температуре 16 °С. Было установлено, что наиболее эффективными по сопротивлению пробиванию ударником являются ауксетики из термопластичного полиуретана, с развернутой на 90° нехиральной структурой. Была выявлена зависимость отклонения ударника на вылете из образцов (вверх или вниз) от направления поворота внутренней структуры образца на угол от 0 до 90° по часовой стрелке или против нее, соответственно.
Ключевые слова
метаматериалы аукетики хиральные структуры экспериментальные исследования пробивание жесткие ударники
Дата публикации
23.05.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
9

Библиография

  1. 1. Lim T.-C. Auxetic materials and structures. Singapore: Springer, 2015. https://doi.org/10.1007/978-981-287-275-3
  2. 2. Kolken H.M.A., Zadpoor A.A. Auxetic mechanical metamaterials // RSC Adv. 2017. V. 7. № 9. P. 5111–5129. https://doi.org/10.1039/C6RA27333E
  3. 3. Ren X., Das R., Tran P. et al. Auxetic metamaterials and structures: A review // Smart Mater. Struct. 2018. V. 27. № 2. P. 023001. https://doi.org/10.1088/1361-665X/aaa61c
  4. 4. Wu W., Hu W., Qian G. et al. Mechanical design and multifunctional applications of chiral mechanical metamaterials: A review // Mater. Des. 2019. V. 180. P. 107950. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107950
  5. 5. Городцов В.А. Лисовенко Д.С. Ауксетки среди материалов с кубической анизотропией // Изв. РАН. МТТ. 2020. № 4. С. 7–24. https://doi.org/10.31857/S0572329920040054
  6. 6. Шитикова М.В. Обзор вязкоупругих моделей с операторами дробного порядка, используемых в динамических задачах механики твердого тела // Изв. РАН. МТТ. 2022. № 1. С. 3–40. https://doi.org/10.31857/S0572329921060118
  7. 7. Novak N., Vesenjak M., Ren Z. Auxetic cellular materials-a review // Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering. 2016. V. 62. № 9. P. 485–493. https://doi.org/10.5545/sv-jme.2016.3656
  8. 8. Kelkar P.U., Kim H.S., Cho K.-H. et. al. Cellular auxetic structures for mechanical metamaterials: A review // Sensors. 2020. V. 20. № 11. P. 3132. https://doi.org/10.3390/s20113132
  9. 9. Joseph A., Manesh V., Harursampath D. On the application of additive manufacturing methods for auxetic structures: A review // Adv. Manuf. 2021. V. 9. № 3. P. 342–368. https://doi.org/10.1007/s40436-021-00357-y
  10. 10. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Кузнецов В.А., Соловьев Н.Г., Башчук Н.В., Лисовенко Д.С. Экспериментальное исследование свойств ауксетических и неауксетических метаматериалов из металла при проникании в них жестких ударников // Изв. РАН. МТТ. 2023. № 2. С. 176–180. https://doi.org/10.31857/S0572329922600773
  11. 11. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Демин А.И., Башчук Н.В., Лисовенко Д.С. Изучение свойств метаматериалов с отрицательным коэффициентом Пуассона при пробивании жестким ударником // Изв. РАН. МТТ. 2023. № 5. С. 120–130. https://doi.org/10.31857/S0572329923600366
  12. 12. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Башчук Н.В., Лисовенко Д.С. Экспериментальное исследование свойства метаматериалов на основе PLA пластика при пробивании жестким ударником // Изв. РАН. МТТ. 2024. № 4. С. 207–215. https://doi.org/10.31857/S1026351924040146
  13. 13. Ivanova S.Yu., Osipenko K.Yu., Banichuk N.V., Lisovenko D.S. Investigation of the effect of a viscous filler on the punching process of auxetic and non-auxetic metamaterials // Mech. Solids. 2024. V. 59. № 7. P. 3727–3734. https://doi.org/10.1134/S0025654424606633
  14. 14. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Башчук Н.В., Лисовенко Д.С. Исследование влияния вязкого заполнителя на механические свойства метаматериалов с отрицательным и положительным коэффициентом Пуассона при пробивании жестким ударником // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2024. Т. 4. № 62. С. 62–75. https://doi.org/10.37972/chgpu.2024.62.4.005
  15. 15. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Башчук Н.В., Лисовенко Д.С. Влияние температуры метаматериалов на основе гибкого пластика TPU 95A на сопротивление пробиванию жестким ударником // Изв. РАН. МТТ. 2025. № 1. С. 197–208. https://doi.org/10.31857/S1026351925010108
  16. 16. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Башчук Н.В., Лисовенко Д.С. О влиянии вязкого заполнителя на сопротивление пробиванию ударником гибких метаматериалов с ауксетическими свойствами // Изв. РАН. МТТ. 2025. № 2. С. 267–278. https://doi.org/10.31857/S1026351925020068
  17. 17. Иванова С.Ю., Осипенко К.Ю., Баничук Н.В., Лисовенко Д.С. О влиянии хиральности структуры ауксетических метаматериалов на сопротивление пробиванию ударником // Изв. РАН. МТТ. 2025. № 3. С. 38–58. http://dx.doi.org/10.31857/S1026351925030032
  18. 18. Gao Y., Huang H. Energy absorption and gradient of hybrid honeycomb structure with negative Poisson's ratio // Mech. Solids. 2022. V. 57. № 5. P. 1118–1133. https://doi.org/10.3103/S0025654422050053
  19. 19. Xing Y., Deng B., Cao M. et al. Influence of structural and morphological variations in orthogonal trapezoidal aluminum honeycomb on quasi-static mechanical properties // Mech. Solids. 2024. V. 59. № 1. P. 445–458. https://doi.org/10.1134/S0025654423602550
  20. 20. Скрипняк В.В., Чирков М.О., Скрипняк В.А. Моделирование механической реакции ауксетических метаматериалов на динамические воздействия // Вестник ПНИПУ. Механика. 2021. № 2. С. 144–152. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2021.2.13
  21. 21. Imbalzano G., Tran P., Lee P.V.S. et. al. Influences of material and geometry in the performance of auxetic composite structure under blast loading // Appl. Mech. Mater. 2016. V. 846. P. 476–481. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.846.476
  22. 22. Zhao X., Gao Q., Wang L. et. al. Dynamic crushing of double-arrowed auxetic structure un-der impact loading // Mater. Des. 2018. V. 160. P. 527–537. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.09.041
  23. 23. Li C., Shen H.S., Wang H. Nonlinear dynamic response of sandwich plates with functionally graded auxetic 3D lattice core // Nonlinear Dyn. 2020. V. 100. P. 3235–3252. https://doi.org/10.1007/s11071-020-05686-4
  24. 24. Qiao J.X., Chen C.Q. Impact resistance of uniform and functionally graded auxetic double arrowhead honeycombs // Inter. J. Impact Eng. 2015. V. 83. P. 47–58. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2015.04.005
  25. 25. Novak N., Stareevic L., Vesenjak M. et. al. Blast response study of the sandwich composite panels with 3D chiral auxetic core // Compos. Struct. 2019. V. 210. P. 167–178. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.11.050
  26. 26. Yu Y., Fu T., Wang S., Yang C. Dynamic response of novel sandwich structures with 3D sinusoid-parallel-hybrid honeycomb auxetic cores: The cores based on negative Poisson's ratio of elastic jump // Eur. J. Mech. – A/Solids. 2025. V. 109. P. 105449. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2024.105449
  27. 27. Shen Z.Y., Wen Y.K., Shen L.Y. et. al. Dynamic response and energy absorption characteristics of auxetic concave honeycomb pad for ballistic helmet under shock wave and bullet impact // Mech. Solids. 2024. V. 59. № 5. P. 3050–3067. https://doi.org/10.1134/S0025654424605159
  28. 28. Jiang Q., Hao B., Chen G. et. al. Analysis of the penetration ability of exponential bullets on TPMS structures with variable density // Mech. Solids. 2024. V. 59. № 5. P. 3198–3211. https://doi.org/10.1134/S0025654424605640
  29. 29. Usta F., Tiirkmen H.S., Scarpa F. High-velocity impact resistance of doubly curved sandwich panels with re-entrant honeycomb and foam core // Int. J. Impact Eng. 2022. V. 165. P. 104230. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2022.104230
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека