Analyse expérimentale et par éléments finis de nouvelles structures auxétiques symétriques sous test de compression : une étude de cas avec Abaqus

Cette étude propose un nouveau métamatériau auxétique rond inspiré de la biomimétique avec des performances mécaniques ajustables, conçu pour des applications de protection avancées. Inspirée par les mécanismes de déformation en chevauchement et en rotation des écailles de poisson, la structure présente un comportement marqué de ratio de Poisson négatif, une grande rigidité et une meilleure absorption d'énergie sous charge de compression. Des échantillons ont été fabriqués en utilisant la Digital Light Processing (DLP) et ont été étudiés à travers des expériences de compression quasi-statique et des simulations par éléments finis validées dans Abaqus. Une étude paramétrique a été réalisée pour évaluer l'influence du rayon de courbure de la cellule unitaire et de l'épaisseur sur la réponse mécanique, y compris la rigidité, le comportement de flambage, le ratio de Poisson et la capacité d'absorption d'énergie. Le modèle numérique a montré une excellente concordance avec les résultats expérimentaux, avec des écarts inférieurs à 5 % dans la réponse charge-déplacement et la force de flambage. Les résultats indiquent qu'augmenter le rayon de courbure améliore la rigidité et la résistance au flambage jusqu'à 6 % tout en réduisant le ratio de Poisson de près de 50 %. En revanche, augmenter l'épaisseur de la cellule unitaire de seulement 0,2 mm entraîne une amélioration substantielle des performances mécaniques, augmentant la force de flambage d'environ 70 % et la rigidité d'environ 45 %, identifiant l'épaisseur comme le paramètre de conception dominant. La combinaison d'un comportement auxétique fort, d'une rigidité ajustable et d'une dissipation d'énergie élevée met en évidence le métamatériau proposé comme un candidat prometteur pour des composants de protection tels que les systèmes de marteaux souffleurs nécessitant un transfert de charge contrôlé et une durabilité mécanique.