Badania statyczne i dynamiczne struktur metamateriałowych

• Autorzy: Ciborowski Tomasz , Wałdowski Paweł , Woźny Błażej , Błaś Paweł

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.8371

Warianty tytułu

EN

Static and dynamic investigations of metamaterial structures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metamateriały to nowoczesne materiały o nieklasycznych właściwościach mechanicznych, optycznych, termicznych i elektromagnetycznych, które zyskują na popularności w wielu dziedzinach inżynierii. W przeprowadzonych badaniach numerycznych analizowano trzy struktury metamateriałowe o różnych kątach wewnętrznych. Wyniki pokazały, że geometria struktury ma istotny wpływ na wartość zastępczych parametrów mechanicznych. Porównawcza analiza modalna belki z segmentem metamateriałowym oraz belki pełnej wykazała znaczny spadek częstotliwości drgań własnych wywołany redukcją sztywności w obrębie segmentu. Wyniki ujawniły także lokalne drgania w strukturze metamateriałowej, które mają istotny wpływ na zachowanie się konstrukcji, co podkreśla znaczenie dalszych badań w tej dziedzinie. Metamateriały mogą przyczynić się do postępu technologicznego w różnych gałęziach inżynierii.

EN

Metamaterials are modern materials with non-classical mechanical, optical, thermal, and electromagnetic properties, gaining popularity in various fields of engineering. The conducted numerical studies analyzed metamaterial structures with different internal angles. The results showed that the geometry of structure significantly affect the values of mechanical parameters. A comparative modal analysis of a beam with a metamaterial segment and a solid beam showed a significant decrease in the natural frequencies of vibration resulting from the reduction of stiffness in the area of the segment. The results also revealed local vibrations within the metamaterial segment, which have a significant impact on the behavior of the structure, highlighting the importance of further research in this area. Metamaterials could contribute to technological advancements in various branches of engineering.

• Wydawca: BUILDER CORP Sp. z o.o.
• Czasopismo: Builder
• Rocznik: 2024
• Tom: R.28, nr 12
• Strony: 20--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Ciborowski Tomasz

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

• https://orcid.org/0009-0008-7354-1955

autor

Wałdowski Paweł

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

• https://orcid.org/0009-0003-1982-283X

autor

Woźny Błażej

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

• https://orcid.org/0009-0005-1629-1230

autor

Błaś Paweł

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

• https://orcid.org/0009-0003-6302-7198

Bibliografia

• [1] A.A. Zandpoor, Mechanical meta-materials, Materials Horizons, 2016, 3, s. 371-381.
• [2] I. Masłowska-Lipowicz, Ł. Wyrębska, B. Szałek, P. Olszewski, R. Gajewski, Materiały auksetyczne – struktury, potencjalne zastosowanie, „Technologia i Jakość Wyrobów” 65, 2020, s. 116-124.
• [3] E. Dogan, A. Bhusal, B. Cecen, A.K. Miri, 3D Printing metamaterials towards tissue engineering, „Applied Materials Today”, 20, 2020, 100752.
• [4] H.M.A. Kolken, K. Lietaert, T. van der Sloten, B. Pouran, A. Meynen, G. Van Loock, H. Weinans, L. Scheys, A.A. Zadpoor, Mechanical performance of auxetic meta-biomaterials, „Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials”, 104, 2020, 103658.
• [5] Dengbao X., Xia K., Ying Li, Wenwang Wu, Jiangren Lu, Guiping Z., Daining F., Insight into the negative Poisson's ratio effect of metallic auxetic reentrant honeycomb under dynamic compression, „Materials Science & Engineering A”, 763, 2019.
• [6] W. Peng, M. Qianjin, W. Xiaoxiao, W. Li, X. Li, Z. Yuqing, W. Shuxia, H. Yingzhou, W. Weijia, Acoustic absorbers at low frequency based on split-tube metamaterials, „Physics Letters A”, 383, 2019, s. 2361-2366.
• [7] Sabik, A., Rucka, M., Andrzejewska, A., Wojtczak, E. (2022). Tensile failure study of 3D printed PLA using DIC technique and FEM analysis, „Mechanics of Materials”, 175.
• [8] H.M.A. Kolken, S. Janbaz, S.M.A. Leeflang, K. Lietaert, H.H. Weinans, A.A. Zadpoor, Rationally designed meta-implants: a combination of auxetic and conventional meta-biomaterials, „Materials Horizons”, 2018, 5, 28.
• [9] Xianglong Yu, Ji Zhou, Haiyi Liang, Zhengyi Jiang, Lingling Wu, Mechanical metamaterials associated with stiffness, rigidity and compressibility: A brief review, „Progress in Materials Science”, 94, 2018, s. 114-173.

Uwagi

Artykuł umieszczony w części "Builder Science"