在本工作中,提出了一种具有多稳定的弯曲梁的重复冲击缓解超材料。从理论上研究了超材料中多层弯曲梁的负刚度特性并验证了有限元模型的网格尺寸收敛性。然后,通过准静态实验研究了D-CMN单元的力-位移曲线和变形模式,初步验证了有限元模型的有效性。与刚性结构D-CSN相比,D-CMN表现出明显的准零刚度特性,在均匀的载荷分布下具有更稳定的变形过程。
然后,分析了球滴冲击实验中D-CMN 3×3的反作用力响应和仿真结果,进一步验证了有限元模型在动态仿真下的准确性。结果表明,与D-CSN 3×3相比,DCMN 3×3的峰值反作用力分别降低了63.2%和65.2%。由于双分子层的“柔性-刚性-柔性”布局,第一个波形的周期增加了大约1.6倍,这延长了碰撞的接触时间。最后,根据10次平板冲击模拟的结果,发现D-CMN 3×3在全平面冲击时的峰值反作用力平均降低了19.1%。此外,D-CMN 3×3的保护特性平均减少了60%的塑性应变能,表明所提出的超材料具有良好的可重复性抗冲击性,具有塑性应变能吸收的独立性。
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