超材料中能量存储与应变分布的测量与分析

超材料中能量存储与应变分布的测量与分析

本文研究了能量存储和应变分布在超材料结构中的作用。实验中，我们测量了韧带的曲率变化（弯曲）和长度变化（拉伸）来测量局部应变。此外，我们还测量了将韧带从弯曲状态转变为拉伸状态所需的全局应变，也称为临界应变εc。

如图2(a)所示，实验测得的韧带应变与全局应变的关系显示了从应变衰减到应变集中的转变，这取决于局部位移从弯曲到拉伸的变化。实验证实，这些局部位移还对超材料的刚度产生影响，如图2(b)所示。

对于纵横比小于1的椭圆孔超材料，相互旋转的运动使其呈现出较高的顺应性响应，其中细小的韧带起到了细长扭转弹簧的作用。而对于近似圆形孔超材料，其刚度主要由韧带的拉伸所控制。这种刚度与孔纵横比的依赖关系与具有随机位置孔的多孔固体材料有所不同。

研究结果表明:

• 超材料中的能量存储和应变分布与其力学性能密切相关。* 局部位移对超材料的刚度有显著影响。* 椭圆孔和圆孔超材料表现出不同的应变分布和刚度特征。

关键词: 超材料, 能量存储, 应变分布, 临界应变, 刚度, 椭圆孔, 圆孔, 力学行为