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凝聚态物理 > 软凝聚态物理

arXiv:2504.08873 (cond-mat)
[提交于 2025年4月11日 ]

标题: 打破更好:结构化晶格中的不完美性增加抗裂性

标题: Breaking better: Imperfections increase fracture resistance in architected lattices

Authors:Alessandra Lingua, Antoine Sanner, François Hild, David S. Kammer
摘要: 通过局部结构修改,架构材料为定制断裂性能提供了独特的机会。 在本研究中,我们研究了单个杆件的移除如何影响具有三角晶格拓扑结构的架构材料的失效,这些杆件代表了良好控制和局部的缺陷。 通过宏观力学测试和数字图像相关(DIC)的结合,我们分析了整体响应和局部裂纹扩展。 我们观察到,设计的缺陷不会改变失效起始位置或峰值拉伸载荷,但会显著增加失效功。 基于DIC的跟踪显示,这种增加与裂纹路径的偏差有关,可能还涉及裂纹桥接或缺陷附近的临时钉扎等机制。 这些结果表明,当被正确掌握时,小而经过良好表征的缺陷可以被利用来提高失效阻力,并将架构材料的设计空间扩展到常规周期性结构之外。
摘要: Architected materials offer unique opportunities to tailor fracture properties through local structural modifications. In this study, we investigate how the failure of architected materials with triangular lattice topology is affected by the removal of individual struts, which represent well-controlled and localized imperfections. Using a combination of macroscopic mechanical testing and digital image correlation (DIC), we analyze both global response and local crack propagation. We observe that the designed imperfections do not alter the failure initiation site nor the peak tensile load but significantly increase the work to failure. DIC-based tracking reveals that this increase correlates with deviations in the crack path and may also involve mechanisms such as crack bridging or temporary pinning near defects. These results demonstrate that small, well-characterized imperfections, when properly mastered, can be harnessed to improve failure resistance and expand the design space of architected materials beyond regular, periodic structures.
主题: 软凝聚态物理 (cond-mat.soft) ; 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci)
引用方式: arXiv:2504.08873 [cond-mat.soft]
  (或者 arXiv:2504.08873v1 [cond-mat.soft] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.08873
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Alessandra Lingua [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 4 月 11 日 12:20:02 UTC (18,338 KB)
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