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摘要
针对超材料设计中力学效应较为单一的问题,本文设计了一种同时具有负刚度负泊松比效应的周期性超材料。推导了超材料胞元的泊松比与等效弹性模量的解析表达式,并分析曲梁角度与厚度对于胞元静力学特性的影响。以5层4列胞元构成的超材料结构为例,采用显式动力学方法研究了其抗冲击性能。结果表明:该超材料在垂向受压时横向产生收缩,在其垂向力-位移曲线中存在下降段,体现出"双负"特性。该超材料结构具备较好的抗冲击性能而不产生塑性变形,在下落重物速度较大时,约有30%～35%的初始动能在变形过程中被吸收。研究成果对于抗冲击超材料的设计具有指导意义。
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单位上海交通大学; 建筑工程学院; 海洋工程国家重点实验室
