Riassunto analitico
Scopo di questa tesi è sviluppare integralmente un innovativo metamateriale auxetico con elementi rigidi rotanti, tale struttura presenta la caratteristica distintiva di possedere un coefficiente di Poisson negativo (NPR). Questo lavoro propone ed esamina l'innovativa soluzione di una struttura tridimensionale basata su elementi prismatici a base triangolare. Partendo dall’analisi geometrica dei singoli elementi è stata definita la composizione della struttura nelle sue varie configurazioni. Le varie configurazioni sono state analizzate attraverso studio di movimento utilizzando il software SolidWorks Motion imponendo, alle varie strutture, un allungamento definito per ricavare i dati di interesse e comprenderne il comportamento. Viene inoltre proposta ed esaminata una soluzione di legamento, nelle regioni di interconnessione tra le unità rotanti, per ottimizzare la risposta strutturale del metamateriale e permettere la realizzazione fisica del provino attraverso tecniche di additive manufacturing. Attraverso modelli 3D agli elementi finiti (FE) delle strutture auxetiche, sono state analizzate le configurazioni di maggiore interesse e, ottenuti i risultati FE, sono stati realizzati dei provini delle configurazioni attraverso stampa 3D in materiale Onyx. Al fine di valutare i comportamenti deformativi dei metamateriali proposti, sono stati eseguiti dei test di compressione sui prototipi realizzati riscontrando, attraverso post-processing di immagini, un eccellente accordo tra i risultati dei modelli teorici FE e i dati ottenuti dai prototipi realizzati in termini di coefficiente di Poisson e proprietà meccaniche. Tale studio mostra l’analisi completa di un metamateriale auxetico tridimensionale nelle sue varie configurazioni e getta le basi per possibili sviluppi futuri delle strutture. Variando la geometria o la posizione dei prismi oppure affinando la struttura dei legamenti possono essere ottenuti risultati e comportamenti del metamateriale differenti.
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