Name: アディティブマニュファクチャリングによって生成される散逸性弾性メタマテリアルの特性評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-28T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: 学ぶアディティブマニュファクチャリングによる散逸性弾性メタマテリアルの特性評価。超音波周波数での粘弾性特性を数値モデリングと組み合わせて解析し、波動制御やエネルギー収集への応用に貢献する設計手法を確立する。

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<meta charset="utf8"></head><body>3Dプリントポリマーメタマテリアルの粘弾性特性の特性評価

<ol><li>Lodge, T. P., Hiemenz, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLodge%2C+TP+%22Polymer+Chemistry.+Third+edition%22">Polymer Chemistry. Third edition</a>. , CRC Press. Boca Raton. (2020).</li>
<li>Lakes, R. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLakes%2C+RS+%22Viscoelastic+Solids%22">Viscoelastic Solids</a>. (1998), CRC Press. Boca Raton. (2017).</li>
<li>Manconi, E., Mace, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+loss+factor+of+viscoelastic+laminated+panels+from+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Estimation of the loss factor of viscoelastic laminated panels from finite element analysis.</a> J Sound Vib. 329 (19), 3928-3939 (2010).</li>
<li>Moiseyenko, R. P., Laude, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+loss+influence+on+the+complex+band+structure+and+group+velocity+in+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Material loss influence on the complex band structure and group velocity in phononic crystals.</a> Phys Rev B. 83 (6), 064301(2011).</li>
<li>Frazier, M. J., Hussein, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscous-to-viscoelastic+transition+in+phononic+crystal+and+metamaterial+band+structures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Viscous-to-viscoelastic transition in phononic crystal and metamaterial band structures.</a> J Acoust Soc Am. 138 (5), 3169-3180 (2015).</li>
<li>Krushynska, A. O., Kouznetsova, V. G., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visco-elastic+effects+on+wave+dispersion+in+three-phase+acoustic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Phys+Solids%22%5BJournal%5D)">Visco-elastic effects on wave dispersion in three-phase acoustic metamaterials.</a> J Mech Phys Solids. 96, 29-47 (2016).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissipative+dynamics+of+polymer+phononic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Dissipative dynamics of polymer phononic materials.</a> Adv Funct Mater. 31 (30), 2103424(2021).</li>
<li>Merheb, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+and+viscoelastic+effects+in+rubber%2Fair+acoustic+band+gap+structures%3A+A+theoretical+and+experimental+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Elastic and viscoelastic effects in rubber/air acoustic band gap structures: A theoretical and experimental study.</a> J Appl Phys. 104 (6), 064913(2008).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+topics+in+nanophononics+and+elastic%2C+acoustic%2C+and+mechanical+metamaterials%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Nanophotonics%22%5BJournal%5D)">Emerging topics in nanophononics and elastic, acoustic, and mechanical metamaterials: an overview.</a> Nanophotonics. 12 (4), 659-686 (2023).</li>
<li>Renaud, F., Dion, J. -L., Chevallier, G., Tawfiq, I., Lemaire, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+identification+method+of+viscoelastic+behavior%3A+Application+to+the+generalized+Maxwell+model%5BTitle%5D)+AND+%22Mech+Syst+Signal+Process%22%5BJournal%5D)">A new identification method of viscoelastic behavior: Application to the generalized Maxwell model.</a> Mech Syst Signal Process. 25 (3), 991-1010 (2011).</li>
<li>Lewandowski, R., Chorążyczewski, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+parameters+of+the+Kelvin-Voigt+and+the+Maxwell+fractional+models%2C+used+to+modeling+of+viscoelastic+dampers%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Struct%22%5BJournal%5D)">Identification of the parameters of the Kelvin-Voigt and the Maxwell fractional models, used to modeling of viscoelastic dampers.</a> Comput Struct. 88 (1-2), 1-17 (2010).</li>
<li>Lewińska, M. A., Kouznetsova, V. G., van Dommelen, J. A. W., Krushynska, A. O., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+attenuation+performance+of+locally+resonant+acoustic+metamaterials+based+on+generalised+viscoelastic+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Solids+Struct%22%5BJournal%5D)">The attenuation performance of locally resonant acoustic metamaterials based on generalised viscoelastic modelling.</a> Int J Solids Struct. 126-127, 163-174 (2017).</li>
<li>Lee, D., Kim, M., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+finite+element+method+towards+acoustic+phononic+crystals+by+weak+formulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Condens+Matter%22%5BJournal%5D)">A finite element method towards acoustic phononic crystals by weak formulation.</a> J Phys Condens Matter. 31 (37), 375901(2019).</li>
<li>Langer, P., Maeder, M., Guist, C., Krause, M., Marburg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+than+six+elements+per+wavelength%3A+The+practical+use+of+structural+finite+element+models+and+their+accuracy+in+comparison+with+experimental+results%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Acoust%22%5BJournal%5D)">More than six elements per wavelength: The practical use of structural finite element models and their accuracy in comparison with experimental results.</a> J Comput Acoust. 25 (04), 1750025(2017).</li>
<li>Poggetto, V. F. D., Serpa, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+wave+band+gaps+in+a+three-dimensional+periodic+metamaterial+using+the+plane+wave+expansion+method%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mech+Sci%22%5BJournal%5D)">Elastic wave band gaps in a three-dimensional periodic metamaterial using the plane wave expansion method.</a> Int J Mech Sci. 184, 105841(2020).</li>
<li>de Oliveira, V. B. S., Schalcher, L. F. C., dos Santos, J. M. C., Miranda Jr, E. J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wave+attenuation+in+1-D+viscoelastic+phononic+crystal+rods+using+different+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Wave attenuation in 1-D viscoelastic phononic crystal rods using different polymers.</a> Mater Res. 26, 10.1590/1980-5373-mr-2022-0534 (2023).</li>
<li>Xiao, Y., Wen, J., Wen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+locally+resonant+beams+containing+multiple+periodic+arrays+of+attached+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Lett+A%22%5BJournal%5D)">Broadband locally resonant beams containing multiple periodic arrays of attached resonators.</a> Phys Lett A. 376 (16), 1384-1390 (2012).</li>
<li>Kulpe, J. A., Sabra, K. G., Leamy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bloch-wave+expansion+technique+for+predicting+wave+reflection+and+transmission+in+two-dimensional+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Bloch-wave expansion technique for predicting wave reflection and transmission in two-dimensional phononic crystals.</a> J Acoust Soc Am. 135 (4), 1808-1819 (2014).</li>
<li>Guo, Z., Sheng, M., Pan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexural+wave+attenuation+in+a+sandwich+beam+with+viscoelastic+periodic+cores%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Flexural wave attenuation in a sandwich beam with viscoelastic periodic cores.</a> J Sound Vib. 400, 227-247 (2017).</li>
<li>Valiya Valappil, S., Krushynska, A. O., Aragón, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analytical+characterization+of+the+dynamic+response+of+viscoelastic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Analytical characterization of the dynamic response of viscoelastic metamaterials.</a> Comput Mater Sci. 229, 112385(2023).</li>
<li>Shi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+element+method+for+band-structure+calculations+of+3D+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+D+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Spectral element method for band-structure calculations of 3D phononic crystals.</a> J Phys D Appl Phys. 49 (45), 455102(2016).</li>
<li>Matlack, K. H., Bauhofer, A., Krödel, S., Palermo, A., Daraio, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composite+3D-printed+metastructures+for+low-frequency+and+broadband+vibration+absorption%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Composite 3D-printed metastructures for low-frequency and broadband vibration absorption.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (30), 8386-8390 (2016).</li>
<li>Van Belle, L., Claeys, C., Deckers, E., Desmet, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+impact+of+damping+on+the+dispersion+curves+of+a+locally+resonant+metamaterial%3A+Modelling+and+experimental+validation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">On the impact of damping on the dispersion curves of a locally resonant metamaterial: Modelling and experimental validation.</a> J Sound Vib. 409, 1-23 (2017).</li>
<li>D'Alessandro, L., Krushynska, A. O., Ardito, R., Pugno, N. M., Corigliano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+design+strategy+to+match+the+band+gap+of+periodic+and+aperiodic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A design strategy to match the band gap of periodic and aperiodic metamaterials.</a> Sci Rep. 10 (1), 16403(2020).</li>
<li>Theobald, P., Zeqiri, B., Avison, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Couplants+and+their+influence+on+AE+sensor+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Emiss%22%5BJournal%5D)">Couplants and their influence on AE sensor sensitivity.</a> J Acoust Emiss. 26, 91-97 (2008).</li>
<li>Samykano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+property+of+FDM+printed+ABS%3A+influence+of+printing+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Adv+Manuf+Technol%22%5BJournal%5D)">Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters.</a> Int J Adv Manuf Technol. 102 (9-12), 2779-2796 (2019).</li>
<li>Hussein, M. I., Leamy, M. J., Ruzzene, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Phononic+Materials+and+Structures%3A+Historical+Origins%2C+Recent+Progress%2C+and+Future+Outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Mech+Rev%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Phononic Materials and Structures: Historical Origins, Recent Progress, and Future Outlook.</a> Appl Mech Rev. 66 (4), 040802(2014).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>アクリロニトリルブタジエンスチレン&nbsp;(ABS)</td><td>BASF</td><td>の https://www.xometry.com/resources/3d-printing/abs-3d-printing-filament/</td> <td>印字温度:225-245°C;C</td></tr><tr><td>COMSOL Multiphysics 6.0</td><td>COMSOL</td><td>https://www.comsol.com/product-download/6.0</td><td></td></tr><tr><td>DIC</td><td>Dantec Dynamics</td><td>https://www.dantecdynamics.com/components/daq-controllers/</td><td></td></tr> <tr><td>Discovery DSC 25</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/dsc-25/</td> <td>ソフトウェア: Trios;パン:アルミニウム</td></tr><tr><td>DMA 8000</td><td>Perkin Elmer</td><td>https://www.perkinelmer.com/product/dma-8000-analyzer-qtz-window-ssti-clamp-n5330101</td><td>ソフトウェア:PerkinElmer</td></tr><tr><td>DN2.813-04 Spectrum hybridNetbox</td><td>Spectrum Instrumentation</td><td>https://spectrum-instrumentation.com/products/details/DN2813-04.php</td><td>4チャンネル信号発生器およびデジタイザ。使用ソフトウェア:SBench6</td></tr><tr><td>FDM 3Dプリンター Ultimaker 3.0</td><td>Ultimaker</td><td>https://ultimaker.com/3d-printers/s-series/ultimaker-s3/</td> <td>スライサー:Ultimaker Cura</td></tr><tr><td>PolytecレーザーユニットOFV 534</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>レーザーとレーザーヘッド</td></tr>、<tr><td>Polytec OFV-5000振動計コントローラーPolytec</td><td>GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products のセットとして</td><td>LDVコントローラー</td></tr><tr><td>パワーアンプ Type 2718</td><td>Bruel &ケアー</td><td>https://www.bksv.com/en/instruments/vibration-testing-equipment/vibration-amplifiers/exciters/power-amplifier-type-2718</td><td>75VA</td></tr><tr><td>PRYY-0110</td><td>PI セラミック</td><td>https://www.piceramic.com/en/products/piezoceramic-components/disks-rods-and-cylinders/piezoelectric-discs-1206710</td><td>セラミックベースの Ag-screened 圧電ディスク</td></tr><tr><td>Q400 DIC</td><td>Limess Messtechnik &Software GmbH</td><td>https://www.limess.com/en/products/q400-digital-image-correlation</td><td>ソフトウェア: Istra4D</td></tr><tr><td>Thermogravimetric Discovery TGA 550</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/tga-550/</td> <td>ソフトウェア: Trios;パン:アルミニウム</td></tr><tr><td>UniVert 1kN 引張試験機</td><td>セルスケール生体材料試験</td><td>https://www.cellscale.com/products/univert/</td> <td>ソフトウェア:UniVert; ロードセル容量:1 kN</td></tr><tr><td>WMA-300 高速高電圧増幅器</td><td>ファルコシステム</td>ズ <td>https://www.falco-systems.com/High_voltage_amplifier_WMA-300.html</td><td>グランドに対して+150Vおよび-150Vまでの50倍の増幅が</td></tr></tbody></table>可能

アディティブマニュファクチャリングによって生成される散逸性弾性メタマテリアルの特性評価 

Characterizing Dissipative Elastic Metamaterials Produced by Additive Manufacturing

記載されたプロトコルは、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)で作られた骨型およびメタマテリアルサンプルを製造し、特徴付けることによって説明される。サンプルの形状は次のとおりです。引張試験用の犬の骨型サンプルの寸法は、D638−14の指定に従います。メタマテリアル構造は、半径7mm、厚さ2mmの10個のディスクを20mmで周期的に配置し、2mm×2mmの正方形断面の細いビームで接合した1次元マススプリングモデル(Supplementary File 1)の連続アナログを表しています。引張試験に使用されるドッグボーン構造のSTLファイルは 、Supplementary File 2に記載されています。
ポリマーサンプルの3Dプリンティング セクション1の手順に従って、FDM2ノズル3Dプリンターを使用してメタマテリアルと骨形状のサンプルを製造します。スライサーソフトウェアでは、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)フィラメントがノズル1に割り当てられ、サンプルがサポートなしで単一の材料から生成されるため、ノズル2はオフになります。インフィル密度100%、レイヤー高さ0.2mmのリニアインフィルパターン、ノズル温度245°C、ベッド温度100°C、プリント速度40mm/s、ファン速度3%のプリント設定が使用されます。スライスされたジオメトリを 図 1A に示します。プリントプロセス中に部品を固定するために、プリントベッドの表面に接着剤の薄い層が塗布されます。プリントが終了したら(図1B)、プリントベッドを室温まで冷却した後、3Dプリントされた構造物を取り外します。最終的な3Dプリントされたサンプルを 図1Cに示します。
TGAおよびDSC ABSポリマーのTGAは、 図2Aを参照の一段階の分解プロセスを示しています。測定された分解の開始温度は390°Cで、約420°Cで完全な分解が起こります。 1つは、DSCテストの上限温度として役立った363.6°Cに対応するテストサンプルの5%の重量減少を観察します。 図2B は、40°Cから270°Cの温度範囲で実施されたDSC試験の結果を示しており、ガラス転移温度(Tg)が100.4°C、融解温度(Tm)が216.5°Cであることを示しています。
DMAの DSCからのガラス転移温度(Tg)は、室温でのABSの特性評価というこの研究の目的に従ったDMA試験の上限温度として機能します。DMAは、DMA 8000(図3参照)を使用して、3Dプリンターの基準<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;">に対して0°(タイプ1)と45°(タイプ2)に位置合わせされた線形インフィルパターンの3つのサンプルで実行されました。0.1〜100Hzの周波数スイープが採用され、温度は5°C〜60°Cの間で変化します。 昇温速度は2°C/minに調整され、温度は5°C刻みで上昇し、各ステップで5分間の等温休止が行われました。12の異なる温度で得られた曲線は、Williams-Landel-Ferry(WLF)方程式を使用して25°Cの基準温度にシフトしました。タイプ1とタイプ2のサンプルの時間-温度の重ね合わせの結果(図4)は、10-7〜108 Hzの周波数範囲で貯蔵弾性率と損失弾性率の平坦な線を示しています。TTS曲線の特定の点で損失弾性率と黄褐色(δ)にいくつかの偏差が観察されます。
引張試験 引張試験は、 図5を参照の極限引張機(UTM)を使用して実施され、最大耐荷重は1kNでした。試験パラメータには、最大力980Nとランプ時間60秒が含まれていました。回復時間は10秒に設定され、引張試験機は1秒あたりの力について10のデータポイントを記録しました。DICシステムの高解像度カメラは、フレームあたり30枚の画像を撮影し、 図6Aのポリゴン1として識別された影付きの領域に焦点を当てて分析を行いました。影付きの領域内の平均主ひずみ値は、1.317(引張ひずみ)と -0.454(圧縮ひずみ)です。 図6B は、ポアソン比の結果を示しており、観測された平均値は0.37です。 図 6C は、弾性再ゲインを示す除荷曲線の傾きから計算されたヤング率の結果を示しており、0.543 GPa の値が得られます。
有限要素解析 
図7Aは、透過解析で考慮されるメタマテリアルの形状を示しており、「出力面」は伝送信号を測定するプローブを示しています。数値的に推定された透過曲線を図7Bに示します。これは、図7Aのモデルに示されている入射面の<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq04.jpg" style="margin: auto;">に沿った面外励起変位が1μmの場合です。20 dBを超える伝送レベルの低下は、影付きの領域で示されており、さまざまな周波数範囲での周波数バンドギャップを表しています。
ピッチキャッチ伝送試験 
図8 は、一般的に使用されるABSポリマー製の周期的マススプリングモデル(図9A)の単純な1D連続アナログで、非接触LDVを使用して行われたピッチキャッチ伝達試験に使用されたセットアップを示しています。 図9B は、 図7Aに示されているものと同じ3DプリントされたABSサンプルの周波数領域でのピッチキャッチ伝送テストの結果を示しています。ラジアル共振周波数200kHz(直径10mm、厚さ0.2mm)のセラミックベースのAg遮蔽圧電ディスクを使用して、4kHzから40kHzまで掃引された周波数掃引信号を印加しました。送信信号は、励起側から10番目の 単位セルで取得されました。記録された時間領域データは、高速フーリエ変換を適用して周波数領域に変換されました。処理されたデータでは、さまざまな周波数で20dBを超える信号降下が見られ、 図9Bで青色で強調表示されている周波数バンドギャップを示しています。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig01.jpg"> 
図1:ポリマーサンプルの3Dプリンティング。 (A) スライサーソフトウェアでスライスされたジオメトリ。(B)進行中の3Dプリントプロセス。(C)ASTM規格D638に準拠した引張試験用の3DプリントABSサンプル。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig02.jpg"> 
図2:熱重量分析(TGA)と示差走査熱量測定(DSC)。 (A)TGAおよびDTGおよび(B)DSCテストにおけるABSポリマーの熱特性評価結果。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig03.jpg"> 
図3:動的粘弾性解析 (A)DMA装置と重要部品(B)シングルカンチレバーテスト構成の画像(サンプルなし)。(C)シングルカンチレバーテスト構成のクランプされたサンプルの画像。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig04.jpg"> 
図4:時間-温度重ね合わせの結果。 3Dプリンターの基準 <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> (貯蔵弾性率、損失弾性率、黄褐色δ)に対して0°(タイプ1)と45°(タイプ2)に位置合わせされた線形インフィルパターンで3DプリントされたABSポリマーのTTS結果。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig05.jpg"> 
図5:引張試験のセットアップ。 DICセットアップと組み合わせたユニバーサル引張マシン(UTM)を含む引張試験セットアップの図。サンプルの拡大ビューも表示され、サンプルのスペックルパターンが強調表示されます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig06.jpg"> 
図6:引張試験の結果 (A)DICセットアップの両方のカメラで取得した試験サンプルの画像。ポリゴン 1 は、計算で考慮される面積です。サンプルは左から右に引っ張られました。(B)ポアソン比の結果。(C)50 mm / min(テスト1)および5mm / min(テスト2)でテストされた3DプリントABS骨形状サンプル(タイプ2)の応力-ひずみ挙動。テストは4つのサンプルで行われました。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig07v2.jpg"> 
図7:有限要素解析。 (A)伝送の数値計算のための幾何学的モデル。ax は単位セルの寸法、d はディスクの直径、PML は完全に一致したレイヤーを表します。(B)伝送計算の数値結果、影付きの領域は周波数バンドギャップを表します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig07largev2.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig08.jpg"> 
図8:ピッチキャッチ伝送実験のセットアップ。 非接触レーザードップラー振動計を用いて、試料に伝わる機械的振動を測定するピッチキャッチ伝送実験の試験装置です。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig08large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig09v2.jpg"> 
図9:ピッチキャッチ伝送実験の結果 (A)ピッチキャッチ伝送実験で実験した単位セルサイズax=20mm、ディスク径d=14mmのメタマテリアル構造の写真。ラジアル共振周波数200kHzの圧電ディスクを使用して構造振動を励起し、反射テープを貼り付けて構造のさまざまなポイント(AP1、AP2、AP3、AP4、AP5)で取得します。(B)ピッチキャッチ伝送試験の実験結果。入射信号と送信信号の記録は、それぞれ励起点と捕捉点5(AP5)で行われました。網掛けされた領域は、実験的に推定された周波数バンドギャップを表します。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig09largev2.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>テスト構成</td>
			<td>テストサンプル</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>シングルカンチレバー</td>
			<td>0.1 mm未満の薄膜を除くほとんどのサンプル</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>デュアルカンチレバー</td>
			<td>1つのカンチレバーデータにノイズが多い場合の比較的柔らかい材料</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3点曲げ</td>
			<td>非常に硬く、サンプルが大きい</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>緊張</td>
			<td>厚さ&lt;0.2mmの非常に薄い膜</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1:DMAのさまざまな試験サンプルに適した試験構成で、サンプルの剛性に基づいて分類されます。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>テスト構成</td>
			<td>長さ(mm)</td>
			<td>幅(mm)</td>
			<td>厚さ(mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>シングルカンチレバー</td>
			<td>05–25</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>デュアルカンチレバー</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3点曲げ</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.50–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>緊張</td>
			<td>10–25</td>
			<td>04–10</td>
			<td>0.01–0.20</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表2:DMA手法のさまざまなテスト構成のテストサンプルの寸法。
補足ファイル1:1D周期構造のSTLファイル。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/1D%20Periodic%20Structure.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル2:引張試験に使用される犬の骨構造のSTLファイル。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/Bone_Structure.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

Viscoelastic behavior can be beneficial in enhancing the unprecedented dynamics of polymer metamaterials or, in contrast, negatively impacting their wave ...

characterizing-dissipative-elastic-metamaterials-produced-additive

Research

JoVE Journal

Engineering

工学

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アディティブマニュファクチャリングによって生成される散逸性弾性メタマテリアルの特性評価

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