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2026 article

Mechanical characterization of auxetic chiral-reentrant cellular metamaterials: A finite element study

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This study investigates the mechanical behavior of a novel tubular auxetic metamaterial combining chiral (rotation-dominated) and reentrant (hinging) mechanisms in a hybrid “Circle-I” design. The sole design variable was the internal extrusion thickness (the difference between external and internal diameters), varied across five configurations from 1 mm to 9 mm in odd increments. Finite element simulations under quasi-static axial compression were used to evaluate load-displacement response, stiffness, energy absorption (EA), specific energy absorption (SEA), and structural negative Poisson's ratio (NPR). Results showed strong thickness dependence: increasing internal thickness significantly enhanced conventional mechanical properties, with peak force reaching 917 N in the 9 mm configuration at smaller displacements, stiffness rising from 18 N/mm to 598 N/mm, and energy absorption increasing from 50 J for the thinnest configuration to 1496 J for the thickest. In contrast, NPR exhibited a non-monotonic trend, becoming more negative (from −1.5 to a peak of −1.8) as thickness increased from 1 mm to 5 mm, before dropping to −1.0 at 9 mm. This non-monotonic behavior highlights an optimal intermediate thickness for maximum auxeticity via efficient chiral-reentrant coupling. Experimental validation confirmed the numerical predictions. The findings demonstrate that internal thickness is an effective single-parameter control for tailoring multifunctional performance in tubular chiral-reentrant metamaterials, with potential applications in impact protection, biomedical devices, and lightweight structures.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Mechanical characterization of auxetic chiral-reentrant cellular metamaterials: A finite element study
Date Crossref
17/08/2026
Éditeur
SAGE Publications
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Cellular and Composite StructuresAutomotive and Human Injury BiomechanicsDynamics and Control of Mechanical Systems

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