【摘 要】
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超材料是具有可设计的、超常的、甚至是空前的/违反直觉的物理性质、由合理设计的结构而不是化学成分(构成材料)决定的人工复合结构或复合材料。因此,合理的结构设计起着核心作用,使超材料成为具有单一/多组分材料的结构/复合材料的一类比较特殊的材料。诸如电磁场控、光学、声学和热隐身(机械不可感知斗篷)、负热膨胀以及超轻、超刚、超强和负泊松比的性质,在电磁学、光学、声学、热学和力学等方面有着广泛的应用前景。此
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超材料是具有可设计的、超常的、甚至是空前的/违反直觉的物理性质、由合理设计的结构而不是化学成分(构成材料)决定的人工复合结构或复合材料。因此,合理的结构设计起着核心作用,使超材料成为具有单一/多组分材料的结构/复合材料的一类比较特殊的材料。诸如电磁场控、光学、声学和热隐身(机械不可感知斗篷)、负热膨胀以及超轻、超刚、超强和负泊松比的性质,在电磁学、光学、声学、热学和力学等方面有着广泛的应用前景。此外,弹性系统中可逆的和不可逆的非线性力学特性最近被广泛研究用于自恢复和双/多稳态机械超材料。本文在力学性能分析中,拓扑设计了二维、三维具有可控的泊松比和杨氏模量的机械超材料。同时,提出了双U形负泊松比结构来减少制造和使用时的损伤和应力集中。此外,研究了具有新颖结构的多稳态机械超材料,在大的单轴变形下实现零泊松比并且在横向上实现了变刚度/强度,并拓展分析了多稳态/形状可重构管以及具有可控热膨胀的一维到三维多稳态结构。轻质多功能一直是材料和工程科学追求的目标。本文在分析机械超材料的基本力学性能的基础上扩展了其多功能应用,如冲击吸能,减振降噪。
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