摘要：
Изобретение относится к пористым материалам и ячеистым твердым телам с заданными анизотропными коэффициентами Пуассона. Раскрыты ауксетические структуры, низкопористые ауксетические листы, системы и устройства с ауксетическими структурами, а также способы использования и способы изготовления ауксетических структур. Раскрыта ауксетическая структура, которая содержит упругое твердое тело с множеством отверстий, проходящих сквозь упругое твердое тело, и множество выступов, выступающих из упругого твердого тела. Отверстия и выступы располагаются в разработанной схеме расположения, такой как матрица рядов и столбцов. Отверстия сконфигурированы совместно с выступами так, чтобы обеспечить заданную пористость при обеспечении уменьшения напряжения посредством поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона (NPR) в условиях макроскопического плоского нагружения. В некоторых формах осуществления изобретения выступы, которые являются эллиптическими или полусферическими ямками, располагаются в квадратных или гексагональных структурах с отверстиями, которые являются S-образными прорезями или отверстиями круглого сечения. Изобретение обеспечивает создание ауксетических структур с разработанными схемами расположения, которые демонстрируют поведение с отрицательным коэффициентом Пуассона. 4 н. и 59 з.п. ф-лы, 10 ил.
权利要求：
1. Ауксетическая структура, содержащая упругое твердое тело с
множеством отверстий, проходящих сквозь упругое твердое тело и расположенных в виде первой матрицы рядов и столбцов; и
множеством выступов, выступающих из упругого твердого тела и расположенных в виде второй матрицы рядов и столбцов,
причем множество отверстий совместно с множеством выступов сконфигурированы так, чтобы обеспечить заданную пористость при обеспечении поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона (NPR) в условиях макроскопического плоского нагружения.
2. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждый из выступов является продолговатым и имеет большую ось, перпендикулярную малой оси.
3. Ауксетическая структура по п. 2, в которой малые оси выступов параллельны рядам второй матрицы, а большие оси выступов параллельны столбцам второй матрицы.
4. Ауксетическая структура по п. 2, в которой выступы включают первое множество выступов, соответствующие большие оси которых параллельны рядам второй матрицы, и второе множество выступов, соответствующие большие оси которых параллельны столбцам второй матрицы.
5. Ауксетическая структура по п. 2, в которой выступы являются эллиптическими.
6. Ауксетическая структура по п. 1, в которой выступы включают один или более приподнятых выступов и один или более углубленных выступов.
7. Ауксетическая структура по п. 1, в которой выступы являются полусферическими.
8. Ауксетическая структура по п. 1, в которой множество выступов чередуются с множеством отверстий.
9. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое из отверстий проходит через соответствующий один из выступов.
10. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое из отверстий является продолговатым и имеет большую ось, перпендикулярную малой оси.
11. Ауксетическая структура по п. 10, в которой большие оси отверстий параллельны рядам первой матрицы, а малые оси отверстий параллельны столбцам первой матрицы.
12. Ауксетическая структура по п. 10, в которой отверстия включают первое множество отверстий, соответствующие большие оси которых параллельны рядам первой матрицы, и второе множество отверстий, соответствующие большие оси которых параллельны столбцам первой матрицы.
13. Ауксетическая структура по п. 10, в которой отверстия являются S-образными прорезями.
14. Ауксетическая структура по п. 10, в которой продолговатые отверстия присутствуют в упругом твердом теле, когда оно находится в состоянии без напряжений.
15. Ауксетическая структура по п. 10, в которой заданная пористость, обеспечиваемая продолговатыми отверстиями, равна приблизительно 0,3-9%.
16. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое из отверстий и каждый из выступов имеет аспектное отношение приблизительно от 5 до 40.
17. Ауксетическая структура по п. 1, в которой отверстия являются отверстиями круглого сечения.
18. Ауксетическая структура по п. 1, в которой упругое твердое тело содержит металлический лист.
19. Ауксетическая структура по п. 1, в которой первая матрица и вторая матрица являются одинаковыми, так что отверстия и выступы расположены вдоль одних и тех же рядов и столбцов.
20. Ауксетическая структура по п. 1, в которой отверстия имеют первые геометрические характеристики, включающие заданную пористость и первое заданное аспектное отношение, а выступы имеют вторые геометрические характеристики, включающие заданную глубину и второе заданное аспектное отношение, причем первые и вторые геометрические характеристики совместно сконфигурированы так, чтобы обеспечивать уменьшение механического напряжения посредством поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона в условиях макроскопической плоской нагрузки.
21. Ауксетическая структура по п. 1, в которой упругое твердое тело содержит листовой материал из поликристаллического сплава, или монокристаллического сплава, или их обоих.
22. Ауксетическая структура по п. 1, в которой выступы и отверстия расположены в виде рисунка из гексагональных единичных ячеек с одним из выступов в каждой вершине и одним из отверстий в центре каждой из гексагональных единичных ячеек.
23. Ауксетическая структура по п. 1, в которой выступы и отверстия расположены в виде рисунка из квадратных единичных ячеек с одним из отверстий в каждой вершине и одним из выступов в центре каждой из квадратных единичных ячеек.
24. Ауксетическая структура по п. 1, в которой выступы и отверстия расположены в виде рисунка из квадратных единичных ячеек с одним из выступов в каждой вершине и одним из отверстий в центре каждой из квадратных единичных ячеек.
25. Ауксетическая структура по п. 1, в которой выступы и отверстия расположены в виде рисунка из квадратных единичных ячеек с одним из выступов в каждой вершине и одним из отверстий в центре каждой из квадратных единичных ячеек.
26. Ауксетическая листовая структура с низкой пористостью, содержащая металлический лист с
множеством пор, проходящих сквозь металлический лист,
и множеством ямок, выступающих из металлического листа,
причем поры имеют первый набор геометрических характеристик и расположены согласно первой схеме расположения, а ямки имеют второе множество геометрических характеристик и расположены согласно второй схеме расположения, причем геометрические характеристики и схема расположения пор совместно с геометрическими характеристиками и схемой расположения ямок сконфигурированы так, чтобы обеспечить заданную пористость при обеспечении поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона (NPR) в условиях макроскопической нагрузки.
27. Способ изготовления ауксетической структуры, согласно которому:
предоставляют упругое твердое тело;
добавляют к упругому твердому телу множество отверстий, проходящих сквозь упругое твердое тело, причем множество отверстий расположены в виде первой матрицы рядов и столбцов; и
добавляют к упругому твердому телу множество выступов, выступающих из упругого твердого тела, причем множество выступов расположены в виде второй матрицы рядов и столбцов,
при этом множество отверстий совместно с множеством выступов сконфигурированы так, чтобы обеспечить заданную пористость при обеспечении уменьшения механического напряжения посредством поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона (NPR) в условиях макроскопического плоского нагружения.
28. Способ по п. 27, в котором каждый из выступов является продолговатым и имеет большую ось, перпендикулярную малой оси.
29. Способ по п. 28, в котором малые оси выступов параллельны рядам второй матрицы, а большие оси выступов параллельны столбцам второй матрицы.
30. Способ по п. 28, в котором выступы включают первое множество выступов, соответствующие большие оси которых параллельны рядам второй матрицы, и второе множество выступов, соответствующие большие оси которых параллельны столбцам второй матрицы.
31. Способ по п. 28, в котором выступы являются эллиптическими.
32. Способ по п. 27, в котором выступы включают один или более приподнятых выступов и один или более углубленных выступов.
33. Способ по п. 27, в котором выступы являются полусферическими.
34. Способ по п. 27, в котором множество выступов чередуются с множеством отверстий.
35. Способ по п. 27, в котором каждое из отверстий проходит через соответствующий один из выступов.
36. Способ по п. 27, в котором каждое из отверстий является продолговатым и имеет большую ось, перпендикулярную малой оси.
37. Способ по п. 36, в котором большие оси отверстий параллельны рядам первой матрицы, а малые оси отверстий параллельны столбцам первой матрицы.
38. Способ по п. 36, в котором отверстия включают первое множество отверстий, соответствующие большие оси которых параллельны рядам первой матрицы, и второе множество отверстий, соответствующие большие оси которых параллельны столбцам первой матрицы.
39. Способ по п. 36, в котором отверстия являются S-образными прорезями.
40. Способ по п. 36, в котором продолговатые отверстия присутствуют в упругом твердом теле, когда оно находится в состоянии без напряжений.
41. Способ по п. 36, в котором заданная пористость, обеспечиваемая продолговатыми отверстиями, равна приблизительно 0,3-9%.
42. Способ по п. 27, в котором каждое из отверстий и каждый из выступов имеет аспектное отношение приблизительно от 5 до 40.
43. Способ по п. 27, в котором отверстия являются отверстиями круглого сечения.
44. Способ по п. 27, в котором упругое твердое тело содержит металлический лист.
45. Способ по п. 27, в котором первая матрица и вторая матрица являются одинаковыми, так что отверстия и выступы расположены вдоль одних и тех же рядов и столбцов.
46. Способ по п. 27, в котором отверстия имеют первые геометрические характеристики, включающие заданную пористость и первое заданное аспектное отношение, а выступы имеют вторые геометрические характеристики, включающие заданную глубину и второе заданное аспектное отношение, причем первые и вторые геометрические характеристики совместно сконфигурированы так, чтобы обеспечивать уменьшение механического напряжения посредством поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона в условиях макроскопической плоской нагрузки.
47. Способ по п. 27, в котором упругое твердое тело содержит листовой материал из поликристаллического сплава, или монокристаллического