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Este artículo presenta el diseño, fabricación y caracterización mecánica de polígonos rotacionales auxéticos metamateriales con una relación de Poisson negativa. El notable comportamiento auxético demostrado por el metamaterial se logró a través de su estructura celular, que consiste en cuatro partes rectangulares que giran alrededor de un punto fijo. El rendimiento mecánico del metamaterial se evaluó mediante pruebas experimentales y simulaciones de análisis de elementos finitos (FEA).
Se realizaron simulaciones utilizando la ingeniería asistida por ordenador (CAE) de Abaqus, mostrando una buena correlación con los resultados experimentales, con ligeras variaciones en los valores de fuerza durante las diferentes etapas de deformación. El análisis de la distribución de las tensiones mostró que la tensión máxima se producía en los nudos donde se reunían las unidades en forma de diamante de la estructura, con una mayor concentración de tensión observada en la mitad inferior de la estructura. La distribución de las deformaciones elásticas siguió un patrón similar, con una mayor deformación observada en la mitad inferior, particularmente en los espacios centrales en forma de diamante.
Además, las simulaciones de compresión a lo largo de la [Fórmula: ver texto]-dirección revelaron un efecto auxético más pronunciado que la compresión [Fórmula: ver texto]-dirección, donde la compresión en la [Fórmula: ver texto]-dirección causó contracción en la [Fórmula: ver texto]-dirección. La curva fuerza-desplazamiento para [Fórmula: ver texto]-compresión de dirección mostró una fuerza máxima mayor en comparación con [Fórmula: ver texto]-compresión de dirección, con la fuerza alcanzando un máximo de 3,26 [Fórmula: ver texto]kN.
El estudio también demostró que la distribución de tensiones y deformaciones durante la compresión direccional [Fórmula: ver texto] era muy similar a la observada al final de la deformación en la compresión direccional [Fórmula: ver texto]. Además, los resultados revelan que la estructura absorbe casi cuatro veces más energía a lo largo de la dirección [Fórmula: ver texto] que la dirección [Fórmula: ver texto], atribuida a su comportamiento auxético mejorado en la dirección [Fórmula: ver texto].
En términos de absorción de energía, se observó que un tamaño de brecha más pequeño producía una mayor capacidad de absorción de energía. El estudio subraya la mayor absorción de energía y respuesta auxética del metamaterial desarrollado, lo que lo hace muy adecuado para su uso en disipación de energía y aplicaciones resistentes al impacto como el calzado.