본 논문에서는 변형에 의해 유발된 패턴변화(pattern transformation)에 기반하여 압축(compression)과 인장(tension) 하중 모두에서 음의 포아송 비(negative poisson’s ratio)를 나타내는 다공성(porous) 구조를 제안한다. 기존에 개발된 원형 구멍을 이용한 구조는 연결선(ligament)의 회전 모멘트 부족으로 인해 인장 시 양의 포아송 비를 나타내는 한계점이 있었으며, 타원 형 구멍을 이용한 구조는 응력집중 현상으로 인하여 내구성(durability)이 약한 문제점이 있었다. 이에 본 연구에서는 휘어진 연결선의 배열을 통하여 인장하중 하에서의 회전 모멘트를 증가시키는 동시에 응력집중 현상을 완화하고 변형에너지(strain energy)를 구조물 전반에서 고르게 흡수하도록 설계하였다. 이를 통해 10%의 공칭 변형률(nominal strain) 범위 내의 압축 과 인장 모두에서 음의 포아송 비를 가지며, 기존 모델에 비하여 강성(stiffness)과 내구성이 개선된 구조를 개발하였다. 비선 형 유한요소해석을 통하여 기존 타원형 구멍 모델과의 비교를 수행하였으며 제안된 모델이 구조의 강성과 내구성 측면에서 현저히 개선됨을 확인하였다.

본 연구는 음의 포아송비 거동을 가지는 격자체의 구조부재 보강재로의 적용이 가능한지에 대한 검토를 수행하였다. 콘크리트를 포함한 일반적인 재료는 외부 하중의 작용 시 양의 포아송비 거동을 가진다. 이러한 콘크리트의 역학적 거동을 음의 포아송비 특성을 가지는 금 속 격자체가 구속함으로써 콘크리트의 강성을 증대시킬 수 있음을 이론적으로 확인하였다. 또한 실제 건설산업에 적용이 가능한 수준의 음의 포아송비 거동을 가지는 격자체의 형식을 제시, 역학적 거동 특성을 수치 해석적으로 검토하였다.

This study examined the effects of the embedded auxetic grating structures by design on numerical analysis. Compressive tests were performed and the results showed the effectiveness of auxetic grating structures for the enhancements of stiffness.

This study examined the effects of the embedded auxetic grating structures by design on numerical analysis. Compressive tests were performed and the results showed the effectiveness of auxetic grating structures for the enhancements of stiffness.