Experimental study of the properties of metamaterials based on PLA plastic when perforated by a rigid striker

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The mechanical properties of metamaterials with different cellular internal structures were experimentally studied when perforated along the normal by a rigid spherical striker. Auxetic and non-auxetic samples of metamaterials with a chiral structure of cells, respectively, in the form of concave or convex hexagons, were produced using a 3D printer from e-PLA plastic. Based on the penetration experiments, the properties of chiral auxetic and non-auxetic samples of the same mass were compared for the cases when there was air inside the cells and when the cells were filled with gelatin. The relative loss of kinetic energy of the striker when perforating gelatin-filled samples was significantly higher for the auxetic metamaterial than for the non-auxetic one. For unfilled (“air”) samples, the relative loss of kinetic energy was slightly higher for the nonauxetic.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. Yu. Ivanova

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS

Email: lisovenk@ipmnet.ru
Russian Federation, Moscow

K. Yu. Osipenko

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS

Email: lisovenk@ipmnet.ru
Russian Federation, Moscow

N. V. Banichuk

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS

Email: lisovenk@ipmnet.ru
Russian Federation, Moscow

D. S. Lisovenko

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS

Author for correspondence.
Email: lisovenk@ipmnet.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Ivanova S.Yu., Osipenko K.Yu., Kuznetsov V.A., Solovyov N.G., Banichuk N.V., Lisovenko D.S. Experimental investigation of the properties of auxetic and non-auxetic metamaterials made of metal during penetration of rigid strikers // Mech. Solids. 2023. V. 58. № 2. P. 524–528. https://doi.org/10.3103/S0025654422601616
  2. Ivanova S.Yu., Osipenko K.Yu., Demin A.I., Banichuk N.V., Lisovenko D.S. Studying the properties of metamaterials with a negative Poisson’s ratio when punched by a rigid impactor // Mech. Solids. 2023. V. 58. № 5. P. 1536–1544. https://doi.org/10.3103/S0025654423600897
  3. Lim T.-C. Auxetic Materials and Structures. Singapore: Springer, 2015. http://doi.org/10.1007/978-981-287-275-3
  4. Kolken H.M.A., Zadpoor A.A. Auxetic Mechanical Metamaterials // RSC Adv. 2017. V. 7. № 9. P. 5111–5129. http://doi.org/10.1039/C6RA27333E
  5. Ren X., Das R., Tran P., et al. Auxetic Metamaterials and Structures: A Review // Smart Mater. Struct. 2018. V. 27. № 2. P. 023001. https://doi.org/10.1088/1361-665X/aaa61c
  6. Wu W., Hu W., Qian G. et al. Mechanical design and multifunctional applications of chiral mechanical metamaterials: A review // Mater. Des. 2019. V. 180. P. 107950. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107950
  7. Gorodtsov V.A., Lisovenko D.S. Auxetics among materials with cubic anisotropy // Mech. Solids. 2020. V. 55. № 4. P. 461–474. https://doi.org/10.3103/S0025654420040044
  8. Shitikova M.V. Fractional operator viscoelastic models in dynamic problems of mechanics of solids: A Review // Mech. Solids. 2022. V. 57. № 1. P. 1–33. http://doi.org/10.3103/S0025654422010022
  9. Gao Y., Huang H. Energy absorption and gradient of hybrid honeycomb structure with negative Poisson’s ratio // Mech. Solids. 2022. V. 57. № 5. P. 1118–1133. http://.doi.org/10.3103/S0025654422050053

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Samples of metamaterials and their internal chiral structure: a), b) – auxetic; c), d) – non-auxetic. In Fig. (b) and (d) S = 6 mm, L = 3 mm, h = 0.4 mm, r = 0.8 mm

Download (347KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Prepared samples filled with gelatin

Download (148KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the relative loss of kinetic energy of the striker d [%] on the mass m [g] of the samples being punched: with cells filled with air (a) and gelatin (b)

Download (108KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».