Maximizing the effective Young's modulus of a composite material by exploiting the Poisson effect

مطالعات اخیر نشان داده است که سختی کامپوزیت ها در یک یا چند جهت می تواند به طور چشمگیری افزایش یابد، در حالی که نسبت پواسون فازهای تشکیل دهنده به مقادیر ترمودینامیکی نزدیک می شود. در این مقاله، یک چارچوب محاسباتی برای طراحی توپولوژی ریزساختار مواد کامپوزیتی ایجاد می کنیم که مرحله های تشکیل دهنده آنها نسبتا پوآسون متفاوت است. در این چارچوب، فرض شده است که کامپوزیت تشکیل شده از میکرو سازه های دوره ای است و خواص مکانیکی موثر از طریق روش همگن سازی عددی تعیین می شود. بهینه سازی توپولوژیک برای به حداکثر رساندن مدول یانگ موثر برای به دست آوردن توزیع بهینه فازهای ماده، با محدودیت های بر روی فاکتورهای حجم فاز های تشکیل شده انجام می شود. چهار نمونه عددی سه بعدی برای نشان دادن قابلیت و اثربخشی رویکرد پیشنهادی ارائه شده است. ریزپردازنده های مختلف کامپوزیت بهینه شده برای توابع هدف مختلف و پارامترهای مختلف به دست آمده است.