Designing metamaterial-based elastic wave absorber via numerical modeling

Abstract

Origami-baserte strukturer, inspirert av den tradisjonelle japanske kunsten papirbretting, har fått stor oppmerksomhet innen ingeniørfag på grunn av deres unike mekaniske egenskaper. Disse strukturene har potensial for effektiv energiabsorpsjon, noe som gjør dem egnet for ulike bruksområder som bilsikkerhet, romfart og beskyttelsesutstyr. Denne masteroppgaven tar sikte på å utvikle og analysere origami-baserte metamaterialer med forbedrede energiabsorpsjonsevner. Ved å bruke finitte element-simuleringer i Abaqus undersøkes de mekaniske ytelsene til disse strukturene under aksial kompresjon og støtbelastning. Forskningen utforsker både lineære og ikke-lineære oppførsel for å identifisere optimale konfigurasjoner for maksimal energiabsorpsjon. Hovedfunnene fremhever de overlegne energidissipasjonsegenskapene til origami-inspirerte strukturer, spesielt for anvendelser innen bilindustrien. Studien gir nye innsikter i designet av origami-metamaterialer og baner vei for deres praktiske implementering i industrielle anvendelser der energiabsorpsjon er kritisk.

Origami-based structures, inspired by the traditional Japanese art of paper folding, have gained significant attention in engineering due to their unique mechanical properties. These structures offer the potential for efficient energy absorption, making them suitable for diverse applications such as automotive safety, aerospace, and protective equipment. This thesis aims to develop and analyze origami-based metamaterials with enhanced energy absorption capabilities. By employing finite element simulations in Abaqus, the study investigates the mechanical performance of these structures under uniaxial compression and impact loading. The research explores both linear and nonlinear behaviors to identify optimal configurations for maximum energy absorption. Key findings highlight the superior energy dissipation properties of origami-inspired structures, particularly for applications in the automotive industry. The study presents new insights into the design of origami metamaterials, paving the way for their practical implementation in industrial applications where energy absorption is critical.