A novel design concept for buckling

A novel design concept for buckling-induced mechanical metamaterials for energy absorption is presented. The force- displacement curves of the mechanical metamaterials are analyzed according to the curves of their unit cells, and the energy-absorbing characteristics of mechanical metamaterials are evaluated. Two topology optimization models are proposed. One maximizes the buckling-induced dissipated energy to facilitate the design of metamaterials with high energy absorption and low elastic strain energy. The other maximizes the dissipated energy with a constraint that the mechanical metamaterials should be self-recoverable. An energy interpolation scheme is employed to avoid numerical instabilities in the geometric nonlinear finite element analysis. A two-phase algorithm is proposed to find the optimized result from a uniform initial guess, and sensitivity analysis is performed. The optimized design has a larger amount of buckling- induced dissipated energy than the previously proposed structural prototypes. Moreover, the self-recoverable mechanical metamaterial is successfully designed by topology optimization.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นำเสนอแนวคิดการออกแบบใหม่สำหรับวัสดุเชิงกลที่เกิดจากการโก่งงอเพื่อการดูดซับพลังงาน เส้นโค้งการแทนที่แรงของวัสดุเมตาเชิงกลได้รับการวิเคราะห์ตามเส้นโค้งของเซลล์หน่วย และลักษณะการดูดซับพลังงานของวัสดุเมตาเชิงกลได้รับการประเมิน มีการเสนอแบบจำลองการปรับโทโพโลยีให้เหมาะสมสองแบบ หนึ่งจะเพิ่มพลังงานกระจายที่เกิดจากการโก่งงอให้สูงสุดเพื่ออำนวยความสะดวกในการออกแบบวัสดุ metamaterial ที่มีการดูดซับพลังงานสูงและพลังงานความเครียดยืดหยุ่นต่ำ ส่วนอีกส่วนหนึ่งจะช่วยเพิ่มพลังงานที่กระจายออกไปให้สูงสุดโดยมีข้อจำกัดว่าวัสดุเชิงกลควรจะสามารถกู้คืนได้เอง มีการใช้แผนการแก้ไขพลังงานเพื่อหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนเชิงตัวเลขในการวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์แบบไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิต มีการเสนออัลกอริธึมแบบสองเฟสเพื่อค้นหาผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุดจากการเดาเริ่มต้นที่สม่ำเสมอ และทำการวิเคราะห์ความไว การออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมจะมีพลังงานกระจายที่เกิดจากการโก่งงอในปริมาณที่มากกว่ามากกว่าต้นแบบโครงสร้างที่เสนอก่อนหน้านี้ นอกจากนี้ metamaterial เชิงกลที่สามารถกู้คืนได้เองยังได้รับการออกแบบอย่างประสบความสำเร็จโดยการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

แนวคิดการออกแบบใหม่สำหรับการเหนี่ยวนำการดัดงอของวัสดุเชิงกลสำหรับการดูดซับพลังงานถูกนำเสนอ ตามเส้นโค้งเซลล์ของ supermaterials เส้นโค้งแรงและการกระจัดของ supermaterials ได้รับการวิเคราะห์และคุณสมบัติการดูดซับพลังงานของ supermaterials ได้รับการประเมิน มีการเสนอโมเดลการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี 2 แบบ หนึ่งคือการเพิ่มพลังงานที่กระจายเกิดจากการโก่งเพื่อให้ง่ายต่อการออกแบบวัสดุพิเศษที่มีการดูดซึมพลังงานสูงและพลังงานความเครียดยืดหยุ่นต่ำ อีกประการหนึ่งคือการเพิ่มพลังงานที่กระจายออกไปให้สูงสุดภายใต้ข้อ จํากัด ที่ supermaterials เชิงกลควรเป็นการกู้คืนด้วยตนเอง เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่เสถียรของค่าในการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด ที่ไม่ใช่เชิงเส้นทางเรขาคณิตวิธีการแทรกพลังงานถูกนำมาใช้ อัลกอริทึมสองขั้นตอนถูกนำเสนอเพื่อค้นหาผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจากการคาดเดาเบื้องต้นที่สม่ำเสมอและการวิเคราะห์ความไวได้รับการดำเนินการ การออกแบบที่เหมาะสมมีพลังงานที่กระจายเกิดจากการโก่งตัวมากกว่าที่เสนอไว้ก่อนหน้านี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

มีการเสนอแนวคิดการออกแบบใหม่ของวัสดุเมทริกซ์เชิงกลที่เกิดจากการโก่งและการดูดซึมพลังงาน ตามเส้นโค้งเซลล์เดียวของเมทริกซ์เชิงกลจะมีการวิเคราะห์เส้นโค้งการเคลื่อนที่ของเมทริกซ์เชิงกลและมีการประเมินลักษณะการดูดซับพลังงานของเมทริกซ์เชิงกล มีการเสนอรูปแบบการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีสองแบบ หนึ่งคือการเพิ่มการกระจายพลังงานที่เกิดจากการโก่งเพื่อส่งเสริมการออกแบบmetamaterialที่มีการดูดซึมพลังงานสูงและพลังงานความยืดหยุ่นต่ํา อีกประการหนึ่งคือการเพิ่มการกระจายพลังงานภายใต้ข้อจํากัดที่ว่าเมทริกซ์ทางกลควรสามารถกู้คืนตัวเองได้ เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนเชิงตัวเลขในการวิเคราะห์องค์ประกอบจํากัดแบบไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิตจะใช้วิธีการแก้ไขพลังงาน มีการเสนออัลกอริทึมสองขั้นตอนเพื่อหาผลการเพิ่มประสิทธิภาพจากการคาดเดาครั้งแรกที่สอดคล้องกันและทําการวิเคราะห์ความไว เมื่อเทียบกับต้นแบบโครงสร้างที่เสนอไว้ก่อนหน้านี้การออกแบบที่เหมาะสมมีพลังงานที่ทําให้เกิดการกระจายตัวมากขึ้น นอกจากนี้metamaterialsที่สามารถกู้คืนตัวเองได้ได้รับการออกแบบมาโดยการเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยี