Curvature screening in draped mechanical metamaterial sheets
Curvature screening in draped mechanical metamaterial sheets
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悬垂机械超材料片中的曲率筛选
DOI：
10.1039/d3sm01108a
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
3.4
通讯作者：
Santangelo, Christian D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Roy, Sourav;Santangelo, Christian D.
我们开发了一个框架来理解弯曲表面上的超材料片的力学。在这里，我们已经建立了一个连续弹性理论的机械超材料，通过引入一个辅助的，标量规范的字段，吸收应变沿着软模式和项目的刚性。我们提出了一种基于机制的超材料片的弹性能的一般形式，并专门针对在小应变的Föppl-Von Kármán极限下符合正弯曲和负弯曲衬底的膨胀超材料和剪切超材料的情况。我们对这些系统进行了数值模拟，并与我们的分析预测取得了良好的一致性。这项工作提供了一个框架，可以很容易地扩展到探索非线性软模式在未来的超材料弹性。
We develop a framework to understand the mechanics of metamaterial sheets on curved surfaces. Here we have constructed a continuum elastic theory of mechanical metamaterials by introducing an auxiliary, scalar gauge-like field that absorbs the strain along the soft mode and projects out the stiff ones. We propose a general form of the elastic energy of a mechanism based metamaterial sheet and specialize to the cases of dilational metamaterials and shear metamaterials conforming to positively and negatively curved substrates in the Föppl–Von Kármán limit of small strains. We perform numerical simulations of these systems and obtain good agreement with our analytical predictions. This work provides a framework that can be easily extended to explore non-linear soft modes in metamaterial elasticity in future.