[发明专利]一种设计具有负泊松比效应圆管的方法

权利要求书

1.一种设计具有负泊松比效应圆管的方法，其特征在于：其操作步骤为：

1）设计具有二维周期多孔结构的平面矩形；

2）利用坐标变换法将具有二维周期多孔结构的平面矩形生成为一个圆管；

3）利用有限元的方法对该圆管的有限元模型进行轴向屈曲分析, 并对所得到的屈曲模态进行识别，将理想的具有横竖交替排列孔洞的模态筛选出来；

4）利用模态比例因子法对带有周期多孔的圆管进行改进，成为在轴向压缩和拉伸的情形下都具有负泊松比效应的圆管。

2.根据权利要求1所述的一种设计具有负泊松比效应圆管的方法，其特征在于：所述步骤1）中设计具有周期多孔结构的二维矩形平面，其孔状结构包括：①圆形；②正方形；③长方形；④多边形。

3.根据权利要求1所述的一种设计具有负泊松比效应圆管的方法，其特征在于：所述步骤3）中利用有限元软件Abaqus对所设计的带周期多孔的圆管进行有限元屈曲分析：具有负泊松比效应的屈曲模态会呈现出横竖交替的孔洞，因此在这一步骤中，所有的屈曲模态都会被仔细鉴别，具有负泊松比效应的屈曲模态会被识别，同时能产生出此种理想屈曲模态的微结构也会被筛选出来。

4.根据权利要求1所述的一种设计具有负泊松比效应圆管的方法，其特征在于：所述步骤4）中用模态比例因子法改进带有孔洞的原始管状结构: 当基材料为金属基材料时，即使对于具有同样的圆管而言，原本由屈曲诱导的负泊松比效应将消失，利用PSF 这项单一的参数改进具有理想屈曲模态的微结构，使改进后的圆管在基材料为金属时也能产生负泊松比效应。

5.根据权利要求1所述的一种设计具有负泊松比效应圆管的方法，其特征在于：所述步骤4）中用此方法所生成的具有负泊松比效应的圆管在受单轴拉伸时具有负泊松比效应，若要使通过该方法设计的圆管在单轴压缩的情形下也具有负泊松比效应，需要圆管壁厚/圆管长度 ＞ 0.025。