超材料弹性回弹前应变能的估算

我们通过测量超材料的力-位移响应来估算弹性回弹之前储存的应变能。使用拉伸试验机（Instron 5564）对超材料进行测试，采用50 N的负荷电池，应变速率为0.01 s-1以确保准静态加载。在图S3a中，我们绘制了用于回弹实验的超材料的力-位移响应曲线。由于板片的旋转，具有椭圆孔的超材料在全局应变下表现出顺应性响应，导致呈现'J'形的应变变硬响应曲线。通过对位移进行力的积分，我们得到超材料中弹性回弹之前储存的应变能（Ws）。应变能随着ar的增加而增加（图S3b的插图），因为具有圆形孔的超材料在拉伸时变得更加坚硬。此外，我们根据超材料的质量（m）和回弹速度（V）估算动能，定义为Wk = mV2/2。具有不同几何形状ar=1、0.8、0.5、0.286和0.125的超材料的质量分别为3.22g、3.25g、3.62g、4.28g和5.84g。在弹性回弹的非对称加载和卸载环境中，准静态加载中储存的弹性能量Ws并没有完全转化为弹性回弹的动能Wk。如图S3c所示，超材料的动能随着ar的增加而增加，因为具有圆形孔的超材料回弹速度比椭圆形孔的超材料更快。