富集的计算均质化方案应用于模式转换弹性机械超材料
摘要：弹性机械超材料由于其复杂的微观结构表现出非常规的力学行为。在受压加载下出现明确的有效性能转变，这是由于底层细胞微结构的局部不稳定和模式转化引起的。这种转化触发了非局部的机械响应，导致了强烈的尺寸效应。对于工程应用的预测模型，通常关注的是有效均质材料性能。对于机械超材料，可以通过对一系列转换后的微结构进行直接数值模拟的集合平均来获得这些性能，特别适用于小尺度分离的情况。为了避免这一昂贵的步骤，计算均质化方法采用体积平均的方式是有益的。经典一阶计算均质化依赖于标准尺度分离原则，无法捕捉任何尺寸和边界效应。二阶计算均质化能够捕捉宏观尺度上的应变梯度效应，从而考虑了非局部性的存在。另一种替代方案是微形态计算均质化方案，其针对模式转换超材料进行了定制，通过纳入先验运动学知识。在这篇论文中，我们进行了系统研究，评估计算均质化方案对弹性超材料的预测能力。为此，我们选择了三个具有不同机械加载方式的代表性示例：无限样品的均匀压缩和弯曲以及有限样品的压缩。对每个加载情况进行了定性和定量分析，将集合平均解设为参考解。
作者：S.O. Sperling, T. Guo, R.H.J. Peerlings, V.G. Kouznetsova, M.G.D. Geers, O. Rokov{s}
论文ID：2307.10952
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-07-21