Claims (39)
1. Ауксетическая структура, содержащая:1. Auxetic structure containing:
упругое твердое тело с противоположными верхней и нижней поверхностями и первым и вторым множествами продолговатых отверстий, проходящих сквозь упругое твердое тело от верхней поверхности до нижней поверхности, при этом первое множество продолговатых отверстий ориентировано поперечно относительно второго множества продолговатых отверстий, и по меньшей мере первое множество продолговатых отверстий наклонено под непрямым углом к верхней поверхности упругого твердого тела,an elastic solid body with opposite upper and lower surfaces and the first and second sets of elongated holes passing through the elastic solid body from the upper surface to the lower surface, the first set of oblong holes oriented transversely relative to the second set of oblong holes, and at least the first set of elongated the holes are inclined at an indirect angle to the upper surface of the elastic solid,
причем первое и второе множества продолговатых отверстий сконфигурированы совместно так, чтобы обеспечить необходимую характеристику охлаждения и необходимую характеристику механических напряжений посредством поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона (NPR) в условиях макроскопического плоского нагружения.moreover, the first and second sets of elongated holes are configured together to provide the necessary characteristic of cooling and the necessary characteristic of mechanical stresses through behavior with a negative Poisson's ratio (NPR) under macroscopic plane loading.
2. Ауксетическая структура по п. 1, в которой и первое, и второе множества продолговатых отверстий наклонено под непрямым углом к верхней поверхности упругого твердого тела.2. The auxetic structure according to claim 1, in which both the first and second sets of elongated holes are inclined at an indirect angle to the upper surface of the elastic solid.
3. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое отверстие первого множества продолговатых отверстий наклонено приблизительно на 40-70° относительно верхней поверхности упругого твердого тела.3. Auxetic structure according to claim 1, in which each hole of the first set of oblong holes is inclined approximately 40-70 ° relative to the upper surface of the elastic solid.
4. Ауксетическая структура по п. 1, в которой характеристика охлаждения включает эффективность эффузионного охлаждения приблизительно 30-50%.4. Auxetic structure according to claim 1, in which the cooling characteristic includes an effusion cooling efficiency of approximately 30-50%.
5. Ауксетическая структура по п. 1, в которой поведение с NPR включает коэффициент Пуассона приблизительно от -0,2 до -0,9%.5. Auxetic structure according to claim 1, in which the behavior with NPR includes a Poisson's ratio of from about -0.2 to -0.9%.
6. Ауксетическая структура по п. 1, в которой продолговатые отверстия разработаны с заданной пористостью, заданной схемой расположения, или аспектным отношением, или любой их комбинацией, чтобы достигнуть поведения с NPR.6. The auxetic structure according to claim 1, wherein the elongated holes are designed with a given porosity, a specified layout, or aspect ratio, or any combination thereof, to achieve NPR behavior.
7. Ауксетическая структура по п. 1, в которой продолговатые отверстия имеют заданную пористость приблизительно от 0,3 до 9%.7. The auxetic structure according to claim 1, wherein the elongated holes have a predetermined porosity of from about 0.3 to 9%.
8. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое из продолговатых отверстий имеет аспектное отношение приблизительно от 5 до 40.8. Auxetic structure according to claim 1, in which each of the oblong holes has an aspect ratio of from about 5 to 40.
9. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет S-образный профиль на виде в плане.9. The auxetic structure according to claim 1, in which each hole of the first and / or second set of oblong holes has an S-shaped profile in plan view.
10. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет эллиптический профиль на виде в плане.10. Auxetic structure according to claim 1, in which each hole from the first and / or second set of oblong holes has an elliptical profile in plan view.
11. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет Z-образный профиль на виде в плане.11. Auxetic structure according to claim 1, in which each hole from the first and / or second set of oblong holes has a Z-shaped profile in plan view.
12. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет профиль в форме гантели на виде в плане, при этом профиль в форме гантели на виде в плане включает пару разнесенных отверстий, соединенных продолговатой прорезью.12. The auxetic structure according to claim 1, in which each hole of the first and / or second set of oblong holes has a profile in the form of a dumbbell in a plan view, while the profile in the form of a dumbbell in a plan view includes a pair of spaced holes connected by an elongated slot .
13. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет l-образный профиль на виде в плане, при этом l-образный профиль на виде в плане включает пару разнесенных полукруглых прорезей, соединенных продолговатой прорезью.13. The auxetic structure according to claim 1, in which each hole from the first and / or second set of oblong holes has an l-shaped profile in plan view, while the l-shaped profile in plan view includes a pair of spaced semicircular slots connected by an elongated slotted.
14. Ауксетическая структура по п. 1, в которой первое и второе множества продолговатых отверстий располагаются в виде матрицы рядов и столбцов.14. Auxetic structure according to claim 1, in which the first and second sets of oblong holes are arranged in the form of a matrix of rows and columns.
15. Ауксетическая структура по п. 14, в которой ряды расположены с одинаковыми расстояниями друг от друга, и столбцы расположены с одинаковыми расстояниями друг от друга.15. Auxetic structure according to claim 14, in which the rows are located at equal distances from each other, and the columns are located at equal distances from each other.
16. Ауксетическая структура по п. 1, в которой каждое из продолговатых отверстий имеет большую ось, перпендикулярную малой оси, причем большие оси первого множества продолговатых отверстий по существу перпендикулярны большим осям второго множества продолговатых отверстий.16. The auxetic structure of claim 1, wherein each of the oblong holes has a major axis perpendicular to the minor axis, the major axes of the first set of oblong holes being substantially perpendicular to the major axes of the second set of oblong holes.
17. Ауксетическая листовая структура с эффузионным охлаждением, содержащая17. Auxetic sheet structure with effusion cooling, containing
металлический лист с противоположными верхней и нижней поверхностями и первым и вторым множествами продолговатых отверстий, проходящих сквозь металлический лист от верхней поверхности до нижней поверхности, причем первое множество продолговатых отверстий имеет первый набор геометрических характеристик и первую схему расположения, второе множество продолговатых отверстий имеет второе множество геометрических характеристик и вторую схему расположения, первое множество продолговатых отверстий ориентировано ортогонально относительно второго множества продолговатых отверстий, и каждое из продолговатых отверстий наклонено под непрямым углом относительно верхней поверхности упругого твердого тела, причем первые геометрические характеристики и схема расположения первого множества продолговатых отверстий совместно со вторыми геометрическими характеристиками и схемой расположения второго множества продолговатых отверстий сконфигурированы так, чтобы обеспечить минимальную характеристику охлаждения при обеспечении поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона (NPR) в условиях макроскопического плоского нагружения.a metal sheet with opposite upper and lower surfaces and the first and second sets of elongated holes passing through the metal sheet from the upper surface to the lower surface, the first set of oblong holes has a first set of geometric characteristics and a first arrangement, the second set of oblong holes has a second set of geometric characteristics and the second arrangement, the first set of oblong holes is oriented orthogonally relative but the second set of oblong holes, and each of the oblong holes is inclined at an indirect angle relative to the upper surface of the elastic solid, and the first geometric characteristics and the arrangement of the first set of oblong holes together with the second geometric characteristics and the arrangement of the second set of oblong holes are configured to provide minimum cooling performance while ensuring negative coefficient behavior ssona (NPR) in terms of the macroscopic plane loading.
18. Способ изготовления ауксетической структуры, согласно которому:18. A method of manufacturing an auxetic structure, according to which:
предоставляют упругое твердое тело с противоположными верхней и нижней поверхностями; добавляют к гибкому твердому телу первое множество отверстий, проходящих сквозь упругое твердое тело от верхней поверхности до нижней поверхности, при этом первое множество отверстий расположены в виде рядов и столбцов, и каждое отверстие первого множества продолговатых отверстий наклонено под непрямым углом к верхней поверхности упругого твердого тела; иprovide an elastic solid with opposite upper and lower surfaces; add to the flexible rigid body the first plurality of holes passing through the elastic solid from the upper surface to the bottom surface, wherein the first plurality of holes are arranged in rows and columns, and each hole of the first plurality of elongated holes is inclined at an indirect angle to the upper surface of the elastic solid ; and
добавляют к гибкому твердому телу второе множество отверстий, проходящих сквозь упругое твердое тело от верхней поверхности до нижней поверхности, при этом второе множество отверстий расположено в виде рядов и столбцов,add to the flexible solid body a second set of holes passing through the elastic solid from the upper surface to the lower surface, while the second set of holes is arranged in rows and columns,
причем первое и второе множества отверстий сконфигурированы совместно так, чтобы обеспечить характеристику охлаждения при уменьшении механического напряжения посредством поведения с отрицательным коэффициентом Пуассона (NPR) в условиях макроскопического плоского нагружения.moreover, the first and second sets of holes are configured together to provide a cooling characteristic while reducing mechanical stress through behavior with a negative Poisson's ratio (NPR) under macroscopic plane loading.
19. Способ по п. 18, в котором каждое отверстие второго множества продолговатых отверстий наклонено под непрямым углом к верхней поверхности упругого твердого тела.19. The method according to p. 18, in which each hole of the second set of oblong holes is inclined at an indirect angle to the upper surface of the elastic solid.
20. Способ по п. 18, в котором каждое отверстие первого множества продолговатых отверстий наклонено приблизительно на 40-70° относительно верхней поверхности упругого твердого тела.20. The method according to p. 18, in which each hole of the first set of oblong holes is inclined approximately 40-70 ° relative to the upper surface of the elastic solid.
21. Способ по п. 18, в котором характеристика охлаждения включает эффективность эффузионного охлаждения приблизительно 30-50%.21. The method according to p. 18, in which the cooling characteristic includes an effusion cooling efficiency of approximately 30-50%.
22. Способ по п. 18, в котором поведение с NPR включает коэффициент Пуассона приблизительно от -0,2 до -0,9%.22. The method of claim 18, wherein the NPR behavior includes a Poisson's ratio of about -0.2 to -0.9%.
23. Способ по п. 18, в котором продолговатые отверстия разрабатывают с заданной пористостью, заданной схемой расположения или заданным аспектным отношением, или любой их комбинацией, чтобы достигнуть поведения с NPR.23. The method according to p. 18, in which elongated holes are designed with a given porosity, a specified layout or a given aspect ratio, or any combination thereof, to achieve NPR behavior.
24. Способ по п. 18, в котором продолговатые отверстия имеют заданную пористость приблизительно от 0,3 до 9%.24. The method according to p. 18, in which the elongated holes have a given porosity of from about 0.3 to 9%.
25. Способ по п. 18, в котором каждое из продолговатых отверстий имеет аспектное отношение приблизительно от 5 до 40.25. The method according to p. 18, in which each of the oblong holes has an aspect ratio of from about 5 to 40.
26. Способ по п. 18, в котором каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет эллиптический профиль на виде в плане.26. The method according to p. 18, in which each hole of the first and / or second set of oblong holes has an elliptical profile in plan view.
27. Способ по п. 18, в котором каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет S-образный профиль на виде в плане.27. The method according to p. 18, in which each hole of the first and / or second set of oblong holes has an S-shaped profile in plan view.
28. Способ по п. 18, в котором каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет Z-образный профиль на виде в плане.28. The method according to p. 18, in which each hole of the first and / or second set of oblong holes has a Z-shaped profile in plan view.
29. Способ по п. 18, в котором каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет профиль в форме гантели на виде в плане, при этом профиль в форме гантели на виде в плане включает пару разнесенных отверстий, соединенных продолговатой прорезью.29. The method according to p. 18, in which each hole from the first and / or second set of oblong holes has a profile in the form of a dumbbell in a plan view, while the profile in the form of a dumbbell in a plan view includes a pair of spaced holes connected by an elongated slot.
30. Способ по п. 18, в котором каждое отверстие из первого и/или второго множества продолговатых отверстий имеет I-образный профиль на виде в плане, при этом I-образный профиль на виде в плане включает пару разнесенных полукруглых прорезей, соединенных продолговатой прорезью.30. The method according to p. 18, in which each hole from the first and / or second set of oblong holes has an I-shaped profile in plan view, while the I-shaped profile in plan view includes a pair of spaced semicircular cuts connected by an elongated slot .
31. Способ по п. 18, в котором первое и второе множества продолговатых отверстий располагаются в виде матрицы рядов и столбцов.31. The method according to p. 18, in which the first and second sets of oblong holes are arranged in the form of a matrix of rows and columns.
32. Способ по п. 31, в котором ряды расположены с одинаковыми расстояниями друг от друга, и столбцы расположены с одинаковыми расстояниями друг от друга.32. The method according to p. 31, in which the rows are located with the same distances from each other, and the columns are located with the same distances from each other.
33. Способ по п. 18, в котором каждое из продолговатых отверстий имеет большую ось, перпендикулярную малой оси, при этом большие оси первого множества продолговатых отверстий по существу перпендикулярны большим осям второго множества продолговатых отверстий.33. The method according to p. 18, in which each of the oblong holes has a large axis perpendicular to the minor axis, while the large axes of the first set of oblong holes are essentially perpendicular to the large axes of the second set of oblong holes.