m+Medelevator.RU
← Поиск публикаций
Bioinspiration & biomimetics · 2024

Improving structural damage tolerance and fracture energy via bamboo-inspired void patterns.

СтатьяПоддержка исследования: вне правительства СШАНазвание и аннотация: Перевод в очереди
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…

История · было → стало

Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.

Zhu Xiaoheng, Liu Jiakun, Hua Yucong, Tertuliano Ottman A, Raney Jordan R

Аннотация

Bamboo has a functionally-graded microstructure that endows it with a combination of desirable properties, such as high failure strain, high toughness, and a low density. As a result, bamboo has been widely used in load-bearing structures. In this work, we study the use of bamboo-inspired void patterns to geometrically improve the failure properties of structures made from brittle polymers. We perform finite element analysis and experiments on 3D-printed structures to quantify the effect of the shape and spatial distribution of voids on the fracture behavior. The introduction of periodic, uniformly distributed voids in notched bend specimens leads to a 15-fold increase in the fracture energy relative to solid specimens. Adding a gradient to the pattern of voids leads to a cumulative 55-fold improvement in the fracture energy. Mechanistically, the individual voids result in crack blunting, which suppresses crack initiation, while neighboring voids redistribute stresses throughout the sample to enable large deformation before failure.

Предметные рубрики MeSH

ИП Урсолов Владлен Сергеевич

ИНН 500118482352 · ОГРНИП 314500117700049

Реквизиты и контакты