Ауксетичні метаматеріали з позиції механіки: лінійна і нелінійні моделі

Abstract

Викладено сучасне розуміння ауксетичних метаматеріалів (ауксетиків) з позиції механіки. Акцентовано увагу на теорії пружного деформування ауксетиків і механічних експериментів з ними — правомірності вживання терміну “від’ємний коефіцієнт Пуассона”, ролі внутрішньої структури ауксетиків в поясненні трьох базових механічних явищ (розбухання при розтязі і стверднення при вдавлюванні, синкластичне і антикластичне деформування). Теоретично описано новий нелінійний ефект — один і той же матеріал при малих деформаціях проявляє властивості традиційного матеріалу і при помірних деформаціях — властивості нетрадиційного (ауксетичного).

Изложено современное понимание ауксетических метаматериалов (ауксетиков) с позиции механики. Акцентировано внимание на теории упругого деформирования ауксетиков и механических опытов с ними – правомерности использования термина “отрицательный коэффициент Пуассона”, роли внутренней структуры ауксетика в объяснении трех механических явлений (разбухание при растяжении и упрочнение при вдавливании, синкластичное и антикластичное деформирование). Теоретически описан новый нелинейный эффект – один и тот же материал при малых деформациях проявляет свойства традиционного материала и при умеренных деформациях – свойства нетрадиционного (ауксетического).

A modern understanding of auxetic materials (auxetics) from the position of mechanics is stated. An attention is accented on the theory of elastic deformation of auxetics and experiments with them — а legitimacy of using the term “negative Poisson’s ratio”, a role of the internal structure of auxetics in the explanation of three mechanical phenomena (swelling under tension, strengthening under indentation, synclastic and anticlastic deformations). The new nonlinear effect is described — the same material manifests the properties of a conventional material under small deformations and the properties of an auxetic material under moderate deformations.