據外媒報道，來自加州大學歐文分校和佐治亞理工學院的工程師開發出一種新型機械超材料，可以防止變形和失效。他們采用了具有百年歷史的設計方法——張拉整體法，將孤立的剛性桿件整合成柔性的斜拉網結構，從而產生了非常輕便的自張拉桁架結構。
(來源:伊斯蘭法院聯盟)
研究小組從一個950納米直徑的組件開始，使用復雜的直接激光寫入技術來生成尺寸為10-20微米的基本細胞。這些細胞被構建為具有8個細胞的超級細胞，其可以與其他細胞形成連續的結構。然后，研究人員進行了計算建模和室內實驗，觀察到這些結構表現出獨特的均勻變形行為，不存在局部應力過大或利用不足的情況。
研究小組發現，新的超材料的變形增加了25倍。與最先進的網格布置相比，其能量吸收能力呈級數增加。研究員洛倫佐·瓦爾德維特(Lorenzo Valdevit)說:“幾十年來，關于張拉整體結構的研究一直在進行。幾年前，佐治亞理工學院的Julian Rimoli教授在理論上提出了一個恰當的周期性張力全球網格的概念。通過這個項目，我們實際上首次開發了這些超材料，并展示了它們的性能。”
在為行星著陸器開發結構配置時，佐治亞理工學院的團隊發現，基于張拉整體性的飛機可以承受其單個組件的嚴重變形或彎曲而不倒塌，這在其他結構中從未觀察到。研究員里莫利教授說:“因此，我們想出了用同樣的原理制造超材料的想法，并發現了第一個3D張力單片超材料。”
通過創新的增材制造技術，超輕和堅固的傳統結構基于微米級桁架和網格，具有在飛機、風力渦輪機葉片和其他許多應用中取代較重固體材料的潛力，并引起了工程師的密切關注。這些主導材料具有優良的特性，但和其他承重結構一樣，如果超載，仍然容易損壞。主要研究人員延斯·鮑爾(Jens Bauer)說:“在常見的納米結構材料中，失效通常始于高度局部化的變形。剪切帶、表面的裂縫和某一區域的墻和柱子的彎曲都會引起連鎖反應，導致整個結構的倒塌。”當受壓構件彎曲時，受拉構件不彎曲，這導致桁架網格倒塌。通常情況下，這些組件在公共節點處相互連接，只要其中一個組件出現故障，就可能迅速蔓延到整個結構。
相反，張拉整體結構的受壓構件形成一個封閉的回路，相互隔離，僅由受拉構件連接。在這種情況下，受壓構件的不穩定性只能通過拉伸載荷路徑傳遞。如果它們不斷裂，就不會表現出不穩定性。在張拉整體體系上向下推，整個結構會均勻受壓，從而防止局部破壞和失效。
UCI研究員Valdevit表示，這種張拉整體超材料表現出前所未有的抗失效能力、極限能量吸收、變形和強度，超過了所有其他類型的領先輕質結構。“這項研究為設計先進的工程系統提供了重要的基礎，如可重復使用的沖擊保護系統和自適應承載結構。”據外媒報道，來自加州大學歐文分校和佐治亞理工學院的工程師開發出一種新型機械超材料，可以防止變形和失效。他們采用了具有百年歷史的設計方法——張拉整體法，將孤立的剛性桿件整合成柔性的斜拉網結構，從而產生了非常輕便的自張拉桁架結構。
(來源:伊斯蘭法院聯盟)
研究小組從一個直徑為950納米的組件開始，使用復雜的直接激光寫入技術來生成尺寸為10-20微米的基本細胞。這些細胞被構建為具有8個細胞的超級細胞，其可以與其他細胞形成連續的結構。然后，研究人員進行了計算建模和室內實驗，觀察到這些結構顯示出獨特的……變形行為均勻，沒有局部應力過大或利用不足。
研究小組發現，新的超材料的變形增加了25倍。與最先進的網格布置相比，其能量吸收能力呈級數增加。研究員洛倫佐·瓦爾德維特(Lorenzo Valdevit)說:“幾十年來，關于張拉整體結構的研究一直在進行。幾年前，佐治亞理工學院的Julian Rimoli教授在理論上提出了一個恰當的周期性張力全球網格的概念。通過這個項目，我們實際上首次開發了這些超材料，并展示了它們的性能。”
在為行星著陸器開發結構配置時，佐治亞理工學院的團隊發現，基于張拉整體性的飛機可以承受其單個組件的嚴重變形或彎曲而不倒塌，這在其他結構中從未觀察到。研究員里莫利教授說:“因此，我們想出了用同樣的原理制造超材料的想法，并發現了第一個3D張力單片超材料。”
通過創新的增材制造技術，超輕和堅固的傳統結構基于微米級桁架和網格，具有在飛機、風力渦輪機葉片和其他許多應用中取代較重固體材料的潛力，并引起了工程師的密切關注。這些主導材料具有優良的特性，但和其他承重結構一樣，如果超載，仍然容易損壞。主要研究人員延斯·鮑爾(Jens Bauer)說:“在常見的納米結構材料中，失效通常始于高度局部化的變形。剪切帶、表面的裂縫和某一區域的墻和柱子的彎曲都會引起連鎖反應，導致整個結構的倒塌。”當受壓構件彎曲時，受拉構件不彎曲，這導致桁架網格倒塌。通常情況下，這些組件在公共節點處相互連接，只要其中一個組件出現故障，就可能迅速蔓延到整個結構。
相反，張拉整體結構的受壓構件形成一個封閉的回路，相互隔離，僅由受拉構件連接。在這種情況下，受壓構件的不穩定性只能通過拉伸載荷路徑傳遞。如果它們不斷裂，就不會表現出不穩定性。在張拉整體體系上向下推，整個結構會均勻受壓，從而防止局部破壞和失效。
UCI研究員Valdevit表示，這種張拉整體超材料表現出前所未有的抗失效能力、極限能量吸收、變形和強度，超過了所有其他類型的領先輕質結構。“這項研究為設計先進的工程系統提供了重要的基礎，如可重復使用的沖擊保護系統和自適應承載結構。”
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