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Erschienen in: Continuum Mechanics and Thermodynamics 2/2020

20.11.2019 | Original Article

Design and testing of 3D-printed micro-architectured polymer materials exhibiting a negative Poisson’s ratio

verfasst von: Filippo Agnelli, Andrei Constantinescu, Grigor Nika

Erschienen in: Continuum Mechanics and Thermodynamics | Ausgabe 2/2020

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Abstract

This work proposes the complete design cycle for several auxetic materials where the cycle consists of three steps (i) the design of the micro-architecture, (ii) the manufacturing of the material and (iii) the testing of the material. We use topology optimization via a level-set method and asymptotic homogenization to obtain periodic micro-architectured materials with a prescribed effective elasticity tensor and Poisson’s ratio. The space of admissible micro-architectural shapes that carries orthotropic material symmetry allows to attain shapes with an effective Poisson’s ratio below \(-\,1\). Moreover, the specimens were manufactured using a commercial stereolithography Ember printer and are mechanically tested. The observed displacement and strain fields during tensile testing obtained by digital image correlation match the predictions from the finite element simulations and demonstrate the efficiency of the design cycle.

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Fußnoten
1
Characteristics of this material can be found in the manufacturers data sheet (see https://​dl.​airtable.​com).
 
Literatur
13.
Zurück zum Zitat Duncan, O., Shepherd, T., Moroney, C., Foster, L., Venkatraman, P.D., Winwood, K., Allen, T., Alderson, A.: Review of auxetic materials for sports applications: expanding options in comfort and protection. Appl. Sci. 8(6), 941 (2018). https://doi.org/10.3390/app8060941 CrossRef Duncan, O., Shepherd, T., Moroney, C., Foster, L., Venkatraman, P.D., Winwood, K., Allen, T., Alderson, A.: Review of auxetic materials for sports applications: expanding options in comfort and protection. Appl. Sci. 8(6), 941 (2018). https://​doi.​org/​10.​3390/​app8060941 CrossRef
Metadaten
Titel
Design and testing of 3D-printed micro-architectured polymer materials exhibiting a negative Poisson’s ratio
verfasst von
Filippo Agnelli
Andrei Constantinescu
Grigor Nika
Publikationsdatum
20.11.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Continuum Mechanics and Thermodynamics / Ausgabe 2/2020
Print ISSN: 0935-1175
Elektronische ISSN: 1432-0959
DOI
https://doi.org/10.1007/s00161-019-00851-6

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Preface

Foreword

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.