负刚度隔振技术

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负刚度隔振技术相关的耗材

  • 主动隔振台系统
    主动隔振台系统提供刚度与超短建立时间问题的解决方案。最有用的主动隔振台系统采用在反馈回路的惯性速度。(例如,通过集成加速计的信号,可以测量惯性速度)。 与惯性速度成正比的信号相似于粘性阻尼力,但是重要的区别是,阻尼是相对于惯性平面来说的。因此,与被动隔振系统相比,通过增加阻尼,主动隔振系统会成为“粘”的惯性平面,这表示将系统从环境中分离。 主动隔振平台系统特色 1TS-140隔离约从0.7Hz开始,迅速增加至40dB超过10Hz 没有任何低频共振表示1TS-140的性能比普通被动阻尼手段好 1TS-140的刚度使其有着优良定向+位置稳定性 1TS-140隔振性能包括所有六个线性和旋转振动模式 主动隔振平台系统规格 隔离 动态 0.7 Hz - 200 Hz, 更高频率时主要是被动隔离,为了良好的稳定性,至少达2KHz时才主动调平 传递性 曲线上大于10 Hz 传递性0.01 (-40dB) 最大负荷 140 kg 尺寸 500x600x80 mm 自身重量 23 kg 电 安全级别 1 功耗 隔离时最高10 W , 负荷调整时最高20W 输入电压 90 – 120V AC, 47 – 63 Hz / 200 – 240V AC, 47 – 63 Hz 保险丝 2x1.6A/250V慢,置于装置后侧的电源插座 正常环境条件 防护级别 IP 20 温度范围 5°C - 40°C 相对湿度 10 - 90% (5 - 30°C) / 10 - 60% (30 - 40°C) 应用 室内 海拔 达2000 m (6.500 ft)
  • 全新压电阻自感应悬臂梁AFM探针
    全新压电阻自感应悬臂梁AFM探针 ——从此形貌探测无需激光 SCL-Sensor.Tech公司成立于2004年,公司的主要业务是制造和销售硅基压电阻式自感应AFM探针。这种全压电式悬臂,在AFM、纳米、力测量等传感应用领域都有全新的应用。我们的多学科团队由物理、商业和金融、半导体和微电子学、电子工程和生物科学等领域的专家组成。除了我们自己的团队之外,我们还与著名高校:University of Tampere (UTA),école Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) 许多的研究团队合作,密切接触前沿研究和开发。自感应悬臂探针安装了一个全压电电阻式的惠特斯通电桥,两个可变电阻在悬臂上,两个在晶片上可以直接测量悬臂的信号,从而避免了光学技术对空间要求。这种悬臂式芯片被连接在一个小的PCB上,带有一个小的连接器,用于快速和高度可重复的悬臂交换。传感器信号是通过一个小型的前置放大器PCB来读出和放大的。这使得与各种仪器,如SEM,TEM和许多其他测量系统的简单无缝集成。这种自感的悬臂可以满足各种共振频率和弹性系数的要求。SCL提供了PRS(Piezo-Resistive Sensing)不可加热的悬臂AFM探针和PRSA(Piezo-Resistive Sensing & Active)可加热的悬臂AFM探针。我们建议用塑料镊子更换裸悬臂AFM探针,用钢镊子来更换固定在PCB板上的悬臂AFM探针。 常规自感应悬臂梁探针(针材质Si) Self-Sensing Cantilevers with Silicon Tip 左图展示的是标准的SCL自感应悬臂探针的,半径小于15纳米。正常情况下,悬臂探针会预先安装特制的PCB板(CL-PCB)上,在它的下侧有一个10pin的连接器。如果有特殊要求,我们也可以提供没有PCB板的悬臂探针。探针有两种版本,可加热的探针PRSA (Piezo-Resistive Sensing & Active) 和不可加热的探针PRS (Piezo-Resistive Sensing) 型号列表: PRSA-L300-F50/60/80-Si-PCB/CHP 我们可以提供两中特定频率范围内使用的探针(中频为50 kHz或80 kHz),频率取决于悬臂的厚度。当选择没有PCB板的裸探针时(PRSA-L300-CHP)时,使用的频率范围是未知的,因为这些参数不能在没有电触点的情况下测量。 共同特点Common 针锐度Silicon tip radius (rtip) 15 nm长宽Cantilever length, width (l/w) l = 305 μm, w = 110 μm灵敏度Sensitivity (s)1-2 μV/nm应用ApplicationsAFM, 纳米探测, 结合 SEM/TEM的力学探测.PRSA-L300-F50-Si-PCB共振频率Resonant frequency (fR)fR = 30~65 kHz刚度Stiffness (k)k = 1~15 N/mPRSA-L300-F80-Si-PCB共振频率Resonant frequency (fR)65...95 kHz刚度Stiffness (k)15...56 N/mPRS-L70-F900-Si-PCB/CHP PRS-L70-F900-Si-PCB/CHP针锐度Silicon tip radius (rtip) 15 nm长宽Cantilever length, width (l/w)l = 70...85 μm, w = 30 μm灵敏度Sensitivity (s)3 μV/nm应用ApplicationsAFM, 纳米探测, 结合 SEM/TEM的力学探测.共振频率Resonant frequency (fR)500...1300 kHz刚度Stiffness (k)35...400 N/m 自感应悬臂梁(不含针)Self-Sensing Cantilever without Tip (Tipless) 这是一种特殊类型的SCL的自感应悬臂,没有探针针,可将自己设计制造的针粘在其上或者直接粘上样品,满足个性化的需求。这种无探针的悬臂尤其适用于扭矩磁力仪、力感测力、气体特性测量,以及更多的应用。正常情况下,悬臂探针会预先安装特制的PCB板(CL-PCB)上,在它的下侧有一个10pin的连接器。如果有特殊要求,我们也可以提供没有PCB板的悬臂探针。探针有两种版本,可加热的探针PRSA (Piezo-Resistive Sensing & Active) 和不可加热的探针PRS (Piezo-Resistive Sensing) 型号列表: PRSA-L300-F50/60/80-TL-PCB/CHP 我们可以提供两中特定频率范围内使用的探针(中频为50 kHz或80 kHz),频率取决于悬臂的厚度。当选择没有PCB板的裸探针时(PRSA-L300-CHP)时,使用的频率范围是未知的,因为这些参数无法在没有电触点的情况下测量。 共同特点Common 长宽Cantilever length, width (l/w)l = 300 μm, w = 110灵敏度Sensitivity (s)1-2 μV/nm应用Applications扭矩磁力仪,力感应,气体特性,特殊针的安装PRSA-L300-F50-TL-PCB 共振频率Resonant frequency (fR)fR = 30~65 kHz刚度Stiffness (k)k = 1~15 N/mPRSA-L300-F80-TL-PCB共振频率Resonant frequency (fR)65...95 kHz刚度Stiffness (k)15...56 N/mPRS-L100-F400-TL-PCB/CHP PRS-L100-F400-TL-PCB/CHP 长宽Cantilever length, width (l/w)l = 100 μm, w = 48 μm灵敏度Sensitivity (s)1...3 μV/nm应用Applications扭矩磁力仪,力感应,气体特性,特殊针的安装共振频率Resonant frequency (fR)fR = 250...550 kHz刚度Stiffness (k)k = 14...170 N/m PRS-L450-F30-TL-PCB/CHP PRS-L450-F30-TL-PCB/CHP长宽Cantilever length, width (l/w)l = 450 μm, w = 100 μm灵敏度Sensitivity (s)1...2 μV/nm应用Applications扭矩磁力仪,力感应,气体特性,特殊针的安装共振频率Resonant frequency (fR)fR = 14...48 kHz刚度Stiffness (k)k = 0.5...24 N/m 自感应基础套件(DYI必备) Self-Sensing Starter-Kit自感悬臂探针的每个应用中没有激光扰度探测,无法直接用于普通AFM设备里,需要我们提供的自感应基础套件。该基础套件为您提供了所有基本但必要的配置,可以立即开始使用自感应悬臂(探针)。自感应基础套件包含以下内容: ★ 低噪声悬臂信号前置放大器(下图-2) ★ 连接前置放大器到悬臂和后加工设备(锁定放大器,AFM控制器等)的电缆。(1 + 3) ★ 10个自我感觉的悬臂(4)
  • 隔振桌
    隔振桌配件特别为实验室仪器或科研设备的隔震而设计,也适合对震动敏感设备的隔震工作,提供宽广的载重量范围,非常方便添加或去除显微镜等仪器的配件。 隔振桌配件特点 采用超轻铝合金材料作为主体框架材料,减震桌桌面采用抗化学腐蚀的特殊材料“速龙 (Athlon)", 使用高精度的减震器作为支架,良好的减震效果,用户可专心操作实验,而不必分心注意化学试剂对桌面的损伤。 标准的 “震动隔离区域”面积是14x25英寸,也可以把整个桌面都做成隔震的桌。,桌面长度30-72英寸任选,宽度30-36英寸任选 广受全球用户欢迎,特别为实验室仪器或科研设备的隔震而设计,也适合对震动敏感设备的隔震工作 隔振桌配件特点 具有独特设计, 隔震桌桌面上划出一部分具有隔震效果的区域用于仪器的隔震,余下的面积可当作工作台使用。 最大承重量可达250kg,也可为用户提供定制服务 隔振桌提供宽广的载重量范围,非常方便添加或去除显微镜等仪器的配件 隔振桌特别为实验室仪器隔震而设计,也可用于对震动敏感设备的隔震 孚光精仪是全球领先的进口科学仪器和实验室仪器领导品牌服务商,产品技术和性能保持全球领先,拥有包括隔振台,减震台,隔震系统在内的全球最为齐全的实验室和科学仪器品类,世界一流的生产工厂和极为苛刻严谨的质量控制体系,确保每个一产品是用户满意的完美产品。我们海外工厂拥有超过3000种仪器的大型现代化仓库,可在下单后12小时内从国外直接空运发货,我们位于天津保税区的进口公司众邦企业(天津)国际贸易公司为客户提供全球零延误的进口通关服务。更多关于隔振桌价格,隔振桌品牌等诸多信息,孚光精仪会在第一时间更新并呈现出来,了解更多内容请关注孚光精仪官方网站方便获取!

负刚度隔振技术相关的仪器

  • Nano系列 小型主动隔振平台产品概述欧库睿因主动式隔振技术,高精度设备的*美展现!自从高分辨率测量和制造技术达到纳米尺度以来,振动就一直是一个重要问题。有效消除振动干扰是获得精确和可重复测量结果的关键。解决方法是将仪器与振动源隔离开来。典型的振动来源可能是: 建筑物和地面的振动(垂直:5-30 Hz, 水平:0.5-10 Hz) 声学振动(20 Hz) 机动设备和机器(10-500 Hz)主动隔振的基本原理是通过产生反作用力对干扰振动进行主动补偿。精选范例欧库睿因主动隔振系统的工作原理应用设备和承载台面由弹簧支撑。其目的是实现主动隔振所需的浮动状态。承载台面可以向各个方向移动。在工作状态中,桌面上的应用设备与环境振动隔离。振动由极其灵敏的压电式加速度计检测。传感器输出信号由控制电路进行分析和处理,控制电路驱动电动执行器,电动执行器实时产生对抗振动的反作用力。主动隔振在6个自由度内有效。主要特征■ 相比于气浮式隔振台,主动隔振台没有低频共振,即使在低频范围内也有出色的隔振性能。■ 超快的稳定时间:低至0.3秒(普通被动隔振台的 稳定时间为30秒至60秒)。 ■ 主动隔振台带宽0.6/1Hz 至200Hz (远超被动隔振台)。■ 6个自由度主动隔振。■ 真正的主动隔振:及时产生反作用力来抵消振动。■ 操作简单-按钮式解决方案。■ 设计紧凑,安装简便。■ 高度的位置稳定性-1Hz时固有刚度通常是被动隔振台的20到30倍。■ 接电即可,无需压缩空气。■ 适用于将高分辨率测量设备与建筑振动隔离。■ 广泛的适用范围:拥有标准化产品和用户定制产品。VarioBasic 40搭配成像椭偏仪i4 Large搭配3D轮廓仪Nano系列小型主动隔振平台专为小型和轻型应用而设计Nano 20Nano 30尺寸204x204x69mm300x400x75mm 载重0-8kg5-25kg或10-30kg
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  • 牙周探针刚度测试仪 400-860-5168转6027
    HP-DL627牙周探针刚度测试仪牙周探针刚度测试仪简介:牙周探针刚度测试仪也叫牙周探针抗静态负荷测试仪,牙周探针刚度试验仪、牙周探针刚度测定仪,牙周探针刚度试验机,牙周探针刚度仪,适用于各种形状牙周探针的刚度、抗静态负荷测试。牙周探针刚度测试仪满足标准:YY/T1622.1-2018牙周探针通用要求6.4规定牙周探针刚度测试仪试验原理:沿着平行于柄中心线方向 ,在牙周探针工作端施加向下50g负荷,持续60S,不变化为合格。牙周探针刚度测试仪技术特点:1、触摸屏显示器实时显示力值,变形,自动保存当次试验最大值;显示界面可实时显示试验曲线;试验实时速度、变形等参数。2、采用高精度、全数字调速系统及精密减速机,驱动精密丝杠副进行试验,实现试验速度的大范围调节,运行平稳。3、 采用高精度传感器,专业测控软件,测试精度高,可测试范围广,操作简单。4、试验速度、返程速度、均可单独设置;试验结束,自动回位初始位置。5、标配微型打印机,可随时打印结果,可以统计多次试验结果,最大值,最小值,平均值。牙周探针刚度测试仪技术参数:1.量程范围:标配20N (单臂100 N 200N 1000N 2000N 5000牛可选)2.分辨率:0.01N3.准确度±0.1N 4.测试方式:保持测试5. 速度:1-500mm/min 可任意设定6. 误差:±0.1 mm/S7. 主 机 尺 寸: 540*280*1250mm8. 电源:AC 220V±22V, 50Hz 9、重 量: 约55Kg10、保持时间:0-99小时,任意设置试验触屏控制界面及实验报告
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  • 牙周探针刚度测试仪 400-860-5168转6216
    牙周探针刚度测试仪采用7寸液晶触控操作,中文菜单显示。采用数字闭环控制,断电存储;PLC可编程控制,动态显示加载力值;过载报警停机保护;公称规格、测试项目、应加载荷、打印、测试、上行、下行、时间、标定;用于测试手术刀片弹性的专用测试;是根据YY0174-2005标准中的有关条款而设计制造。是根据YY0174-2005,YY0302-1998,YY/T1622.1-2018,YY91064-1999,YY0874-2013,ISO08325:2004中的有关条款设计制造的。专门用于牙周探针刚度测试仪。牙周探针刚度测试仪专用测试仪由智能控制器、测力机构、测距机构、打印机等部分组成。其中智能控制器由主板、液晶显示屏、键盘、电源等部分组成。屏幕采用全中文视窗显示,用键盘控制光标进行选项、操作、设定,无须培训,即可按提示操作使用。技术参数:测试压力范围:0-50G;测试时间:1S到59min任意调整 误差不大于1S ;移动距离:0-100mm;消耗功率 lt 200W;打印方式:每次可打印8次、10次测试数据或13次测试结果;净重:16kg部分清单:1.主机一台2.打印纸1卷3.夹具一套4.砝码一套5.质保一年6.操作说明7.仪器终身免费依国家标准规定升级服务
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负刚度隔振技术相关的方案

  • 理化公司无源、负刚度隔振技术解决航空低频隔振难题
    理化公司无源、负刚度隔振技术解决航空低频隔振难题日前,理化公司采用无源、负刚度隔振技术解决了北京航天航空大学真空、旋转的环境下的低频隔振需求。北京航天航空大学某课题组的研究,目标是解决太空领域的相关技术难题,根据太空环境的特点,课题研究不仅需要避免高频振动的影响,难点在于如何消除低频的振动带来的干扰因素,同时隔振设备要能在旋转的环境中使用。因此,如何在真空、旋转的环境下实现低频减振成为了课题研究能否进行的先决条件。据此,理化公司分析了其真空、旋转的环境,结合产品特点,为其定制了一套无源隔振方案,这套解决方案不仅可以消除高频振动的影响,而且可以实现0.5-1 Hz或更低频率振动的影响,不受其旋转环境的影响,同时负载也可以高达几吨。之所以提供无源隔振是因为航空领域对隔振效果要求极高,需要实现低频隔振,同时要适应其旋转的环境。而目前其他的隔振技术最优的隔振效果也只能达到1.5-2.5 Hz,而理化公司提供的无源隔振方案不需要电源和气源,采用负刚度组件实现隔振,不仅可以实现高频隔振,而且能解决低频隔振的难题,实现0.5-1 Hz或更低的谐振频率,同时负载也可以高达几吨。从此案例可以看出,理化公司很好的应用了无源负刚度技术为客户提供了定制隔振解决方案。在隔振领域理化公司拥有专业的服务人员,会在客户提出需求后,根据现场情况,量身定做解决方案,尤其适合精密仪器和特殊环境的要求,比如真空等环境。理化公司无源、负刚度隔振技术在航空航天领域得到了广泛的应用,其使用效果如下图所示,不仅解决了高频的振动,同时解决了难度更大的低频振动带来的影响,可实现0.5-1 Hz或更低。 理化公司是MinusK隔振平台在国内的代理商,其产品在显微镜微观领域、光学领域、生物学领域、航天航空等领域应用广泛,为科研提供了更精密的实验环境。MinusK产品的特点即是无源,无需提供电源和气源,采用负刚度技术,不仅可以实现高频隔振,而且能解决难度更大的低频隔振,可实现0.5-1 Hz或更低频率的隔振,负载从几十公斤到几吨,均可在真空和洁净室使用。
  • 一种测量泡沫状材料刚度的实用方法
    采用LaVision的体视全场形变应变测量分析软件平台DaVis-DVC,对泡沫材料的X光CT数据进行数字全场相关分析,获得了体视3D3C形变应变数据,并进而用于这类泡沫材料的刚度测量分析。

负刚度隔振技术相关的论坛

  • 【求助】弹簧力及刚度检测标准

    我们公司检验弹簧需要弹簧力及刚度检验标准!但是我在网上查只有相关的弹簧技术条件,没有弹簧的弹簧力、弹簧刚度的检验标准!不知道是没有这方面的标准还是我还没有找到!谢谢!

  • 求助拉伸试验机刚度的测定

    各位:新室温国标GB/T 228.1-2010,附录F 考虑试验机刚度后估算的横梁位移,中的试验机刚度(CM、m)是怎么测的?请指教!

负刚度隔振技术相关的资料

负刚度隔振技术相关的资讯

  • 新品上市-环刚度试验机 高密度管材抗压测试
    热塑性塑料波纹管排水管导管高密度管材抗压测试 环刚度试验机ZB-810型50KN伺服控制环刚度试验机主要适用于各类管材的环刚度指标测试,更换不同夹具,还可以做拉伸、弯曲等试验。环刚度试验机仪器特点:1. 采用高精度力量传感器,具有精度高,线性好等优点;2. 动力系统采用伺服电机+伺服驱动器+台湾ABBA滚珠丝杆+同步带传动,运行平稳,噪音低;3. 上下夹具同轴度好且整体机械结构刚度高;4.采集数据量处理能力强,可同时对多条测试曲线进行对比分析;5.安全设施专业化,具有过载自动保护停机、上下行程限位保护停机、漏电自动断电保护;6.位移、速度、力量三闭环控制系统,同步采集频率达120Hz以上,即使在材料屈服阶段也能保证数据真实可靠;7.可实现定速度、定位移、定荷重(可设定保持时间)、定荷重增率、定应力增率、定应变增率等控制模式加上多阶控制模式可满足不同的测试要求;8.软件操作界面可实现中英文及其它小语种任意切换,试验报告可通过Excel或Word文档格式输出。关于正瑞泰邦江苏正瑞泰邦电子科技有限公司坐落在历史文化名城扬州,由成立于2007年的江都市天璨试验机械厂经过十年发展而来。公司拥有专业的技术开发和售后服务团队,主要生产物理性能测试仪器及相关软件开发,产品涉及材料力学性能试验、材料燃烧测试、高低温环境试验、橡胶加工设备四大板块;销售网络遍布全国并远销韩国、日本、中东等地区。主要服务于石油化工企业、原材料检测单位、高校及第三方检测机构等。 多年来,我们一直坚持以“多元化、一站式”服务为中心,站在用户角度思考问题,急用户之所急,尽量为用户提供所需要的成套设备及工具。特别是在用户实验室建设初期,我们免费提供经验及方案供参考,得到了广大用户的好评。同时,我们拥有自主进出口权,可以为用户在海外实验室提供“门到门”(DTD)服务;真正做到生产、销售、送货上门、安装调试及售后一条龙服务。节约用户时间和精力是我们的售前服务初衷,快速、圆满的解决问题是我们的售后服务宗旨。
  • 欧库睿因i4系列主动隔振台:振动隔离的得力助手
    主动隔振台在现代科技和工业领域中扮演着重要角色。随着科技的进步,对测量精度和制造质量的要求不断提高,传统的被动隔振台已难以满足这些需求。主动隔振台以其优越的隔振性能和快速响应能力,广泛应用于科学研究、工业生产和高科技领域。科学研究领域在科学研究中,尤其是涉及纳米技术、微电子学和高分辨率显微镜的实验中,环境振动会极大地影响实验结果的精度。主动隔振台能够提供超低频率范围内的优异隔振性能,确保实验设备在极其稳定的环境中运行。其快速稳定时间和高固有刚度使得实验设备能够在极短时间内达到稳定状态,大大提高了实验效率和数据的可靠性。工业生产领域在精密制造和加工过程中,如半导体制造、光学仪器生产和超精密加工,环境振动同样是一个关键问题。主动隔振台通过即时产生反作用力来抵消振动,提供卓越的振动隔离效果。其宽带隔振能力和多自由度隔振功能,确保了生产设备在各种振动频率和方向上的稳定性。这不仅提高了生产精度和产品质量,还减少了设备的磨损和维护成本。医疗和生物科技领域在医疗和生物科技领域,如显微手术、医学成像和生物实验,环境振动对操作精度和成像质量的影响尤为显著。主动隔振台的高稳定性和快速响应能力,使得这些精密操作和实验能够在极为稳定的环境中进行,从而保证了操作的成功率和实验结果的准确性。其简单的操作方式和无需压缩空气的设计,进一步提高了使用的便利性和安全性。建筑振动隔离在建筑工程中,特别是高精度测量设备安装的建筑物,如天文台、精密实验室和高科技研究机构,主动隔振台也得到了广泛应用。它们能够有效隔离来自建筑物和外部环境的振动,确保高精度设备在最佳条件下运行。其标准化产品和定制化解决方案,满足了不同建筑环境和设备的特殊需求,提供了可靠的振动隔离保障。茂默科学在此推荐欧库睿因i4系列 桌面式主动隔振系统无低频共振:相较于气囊式被动隔振台,主动隔振台在低频范围内也能提供出色的隔振性能。超快稳定时间:稳定时间低至0.3秒,而普通被动隔振台的稳定时间为30秒-60秒。宽带隔振:主动隔振台的带宽为0.6/1Hz至200Hz,远超被动隔振台。六个自由度隔振:提供全方位的振动隔离,适应多种振动方向。即时反作用力:真正的主动隔振,通过即时产生反作用力来抵消振动。简便操作:按钮式操作解决方案,用户友好,易于使用。紧凑设计:设计紧凑,安装简便,适合各种工作环境。高度位置稳定性:在1Hz时的固有刚度通常是被动隔振台的20到30倍,确保设备的高度位置稳定。无需压缩空气:接电即可使用,无需额外的压缩空气支持。广泛适用:适用于分辨率测量设备与建筑振动隔离,拥有标准化产品和定制产品,满足多种需求。茂默科学力求解决行业内客户对科学仪器选型难、维护难的处境。欲了解更多色差仪相关的产品,Welcome to consult~咨询有惊喜哦!
  • 中物院唐昶宇团队和西南交大许阳光团队《Smart Mater. Struct.》:一种刚度增强三维内
    负泊松比结构材料是一种在受压时表现为横向收缩,在受拉时表现为横向膨胀的有序多孔介质。独特的变形特性赋予了负泊松比结构材料诸多优异的力学性能,如高剪切强度、高抗压痕/抗冲击性能、高抗断裂性及能量吸收等。自从Lakes等人首次报道负泊松比聚氨酯泡沫以来,众多研究者都致力于开发新型负泊松比结构材料并寻找其潜在应用。内凹蜂窝结构是一种典型的二维负泊松比结构材料,通过内凹机制使材料呈现负泊松比效应。然而,由于高孔隙率,其刚度远低于组成材料的刚度。通过加入加强杆、制备负泊松比复合材料、设计变梯度结构、引入层次结构等方法可以显著提高结构材料的刚度。然而,上述方法大多数适用于二维的内凹蜂窝结构,这就意味着其负泊松比效应只能在平面内方向出现。相比之下,三维内凹结构材料的工程应用潜力更大,但其刚度和负泊松比之间仍然存在此消彼长的问题且二者都与其胞元结构有着密切的关系。为满足日益增长的实际工程需求,需要设计一种既能保证负泊松比效应又能提升整体刚度的增强型负泊松比结构材料,并寻找胞元结构与泊松比和刚度的关联机制,最终实现通过结构参数对泊松比和刚度同时进行调控的目标。近日,中国工程物理研究院唐昶宇研究员团队和西南交通大学许阳光副教授团队共同设计了一种新型的三维内凹负泊松比结构材料并对其结构参数与等效弹性模量(与刚度相关)和泊松比的关联机理开展了系统的研究。通过在典型的三维内凹结构(图1a)上添加箭头结构来实现增强目的(图1b和图1c),利用微尺度3D打印机(nanoArch P150,摩方精密)制备了增强型结构样品(图1d)。结合实验和有限元模拟发现,三维增强型内凹结构的等效弹性模量和负泊松比可以通过不同的结构参数(即厚度比h、斜杆长度比a、竖杆长度比b和重入单元的角度q)进行调整。例如,通过优化结构参数,增强型内凹结构的等效弹性模量比典型内凹结构提高12.32倍,而二者的泊松比均为-0.28。 图1.(a)典型三维内凹结构(RS)单元;(b)带有加强杆的三维内凹结构(RRS)单元;(c)对应的几何构型以及(d)实验样品照片(从左至右为RRS1-5)此外,研究团队还探究了相对密度与等效弹性模量比、泊松比的关系,如图2所示。等效弹性模量比1,表明增强型内凹结构在相同相对密度下有更高的刚度。此外,在相同的相对密度下,增强型内凹结构可以实现保持几乎不变的泊松比但显著提高材料的刚度,如图2(b)所示。添加的箭头结构与内凹结构之间形成了一种双箭头结构,形成的双箭头结构进一步促使了新结构在受压时产生收缩。因此该增强型内凹结构能在几乎不变的泊松比下有更高的刚度。图3中的位移云图也表明增强型内凹结构具有负泊松比效应。图2.增强型内凹结构和典型内凹结构相对密度与等效弹性模量比、泊松比的关系 图3.在沿z方向的单轴准静态压缩试验下,试样RRS2在x方向上的位移云图总的来讲,该工作通过独特的结构设计,实现了在几乎不牺牲负泊松比效应的前提下显著提高材料的刚度,为进一步拓宽负泊松比结构材料的应用范围提供了一种有效的解决方案,也对这类结构超材料性能导向的结构逆向设计进行了有益探索。上述研究成果以题为“A 3D Re-entrant Structural Metamaterial with Negative Poisson’s Ratio Reinforced by Adding Arrow Structures”发表在《Smart Materials and Structures》期刊上。论文第一作者为中国工程物理研究院和西南交通大学联合培养的硕士研究生王杰,通讯作者为中国工程物理研究院的唐昶宇研究员和西南交通大学的许阳光副教授,中国工程物理研究院总体工程研究所的硕士研究生吴宗泽和浙江大学的肖锐研究员在研究工作的开展和论文撰写过程中提供了重要帮助。
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