Microstructural design for elastic wave attenuation in 3D printed nacre-like bioinspired metamaterials lightened with hollow platelets

材料科学 微观结构 超材料 复合材料 衰减 复合数 韧性 剪切模量 刚度 正交异性材料 光学 结构工程 有限元法 光电子学 物理 工程类
作者
Umberto De Maio,Fabrizio Greco,Raimondo Luciano,Girolamo Sgambitterra,Andrea Pranno
出处
期刊:Mechanics Research Communications [Elsevier BV]
卷期号:128: 104045-104045 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.mechrescom.2023.104045
摘要

In this work, the wave propagation properties of lightened bioinspired composite materials are investigated. A new lightened nacre-like microstructure is proposed demonstrating that the incorporation of hollow platelets inside the soft matrix and the application of specific prestress states represent a viable way for tuning the complete band gaps range without varying the geometry length scale and also improving the mechanical properties in terms of homogenized tangent moduli. The wave dispersion relations are obtained by adopting the Bloch-Floquet theory to investigate the appearance of complete band gaps for several geometrical and material parameters (platelets aspect ratio, matrix joints thickness, void volume fraction, and shear modulus contrast). The obtained results reveal new combinations of geometrical and material parameters for which excellent wave absorption capabilities in nacre-like periodic composite microstructure are obtained thanks to the application of prestress states which may provide new opportunities in the microstructural design of 3D printed composite metamaterials.

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