Neperiodické materiály vykazující strukturované deformace: Modulární návrh a výroba
Cíle projektu
Mechanické metamateriály reprezentují jednu z nepřesvědčivějších aplikací návrhu inženýrských materiálů na základě paradigmatu ,,zespoda nahoru". Tento přístup umožňuje dosažení neobvyklých makroskopických vlastností na základě společné odezvy cíleně navržených mikrostruktur. Pro již používané metamateriály vykazující vratné strukturované deformace je významným omezením periodicita mikrostruktury. V tomto projektu prozkoumáme využití neperiodických dláždění, která pracují s materiálovými mikrostrukturami vzniklými poskládáním materiálových modulů majících podobný charakter jako skládačka puzzle. Úspěšné aplikace tohoto přístupu vyžadují (i) nové zobecněné teorie kontinua, které umožní pochopit celkové chování metamateriálů s nepravidelnou mikrostrukturou, (ii) inovativní algoritmy pro optimální návrh dlaždic a jejich rozložení, (iii) validační studie pro optimalizovaná dláždění a (iv) studium mechanismů pro cílené samoskládání založené na pasivních interakcích mezi dlaždicemi. Výhody neperiodického modulárního návrhu budou ilustrovány pomocí dvou koncepčních demonstrátorů.
Klíčová slova
mechanical metamaterialsinstability-driven pattern formationWang tilingsgeneralized continuum theoriesmodular-topology optimizationself-assembly
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Grantové projekty excelence v základním výzkumu EXPRO
Veřejná soutěž
Grantové projekty excelence v základním výzkumu EXPRO (SGA0201900004)
Hlavní účastníci
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta stavební
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
19-26143X
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Non-periodic pattern-forming metamaterials: Modular design and fabrication
Anotace anglicky
Mechanical metamaterials are the most convincing example of a bottom-up paradigm for the design of engineering materials, in which unprecedented macroscopic properties emerge from the collective response of carefully architectured microstructures. The major bottleneck in currently used metamaterials that exhibit reversible pattern formation is a microstructure periodicity. This project explores the framework of non-periodic tilings, in which material microstructures arise from a compatible assembly of a handful of jigsaw puzzle-like material modules. Successful application requires (i) new generalized continuum theories for understanding the emergent behavior of metamaterials with non-uniform microstructures, (ii) novel algorithms for the simultaneous optimum design of tiles and their assemblies, (iii) validation studies performed on optimized assemblies, and (iv) investigation of mechanisms for targeted self-assembly based on passive interface interactions. The merits of non-periodic modular design will be illustrated with two proof-of-concept demonstrators.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
OECD FORD - hlavní obor
10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
OECD FORD - vedlejší obor
20501 - Materials engineering
OECD FORD - další vedlejší obor
20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)
CEP - odpovídající obory
(dle převodníku)AF - Dokumentace, knihovnictví, práce s informacemi
BC - Teorie a systémy řízení
BD - Teorie informace
IN - Informatika
JG - Hutnictví, kovové materiály
JI - Kompositní materiály
JP - Průmyslové procesy a zpracování
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2019
Ukončení řešení
30. 6. 2024
Poslední stav řešení
—
Poslední uvolnění podpory
1. 4. 2024
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP25-GA0-GX-R
Datum dodání záznamu
12. 3. 2025
Finance
Celkové uznané náklady
45 562 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
45 562 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
45 562 tis. Kč
Statní podpora
45 562 tis. Kč
100%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
OECD FORD
Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
Doba řešení
01. 01. 2019 - 30. 06. 2024