Mechanical metamaterials with negative Poisson's ratio (NPR) effect possess important practical applications in aerospace, nanotechnology, and other fields. The microstructure and its deformation mode directly determine the NPR ability and mechanical performance of auxetic metamaterials. Herein, inspired by the double-negative-index ceramic aerogels, a novel NPR structural model is proposed in which symmetric reentrant oblique ligaments and short transversal ligaments constitute the main framework inside a square, which is different from the traditional reentrant structure due to the hyperbolic-like skeleton and deformation modes. The influence of structural parameters on the NPR effect is investigated using the Timoshenko beam model and finite element simulations. The structural model is then extended to design multiple reentrant structures and assembled structures, respectively. The multiple reentrant structures include multiple pairs of symmetrically hyperbolic-like skeletons, and the distribution of horizontal ligaments can be regulated to achieve a better NPR effect. For assembled structures under compression, the local rotational deformation and buckling result in structural instability, demonstrated by inflection points in the NPR curves. Moreover, one special assembled structure is found for which there is a linear relationship between the compressive strain and NPR value. The insights should be significant for designing mechanical metamaterials with the NPR effect.

中文翻译：

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具有负泊松比的类双曲结构：变形机制与结构设计

具有负泊松比（NPR）效应的机械超材料在航空航天、纳米技术等领域具有重要的实际应用。微观结构及其变形方式直接决定拉胀超材料的NPR能力和力学性能。在此，受双负指数陶瓷气凝胶的启发，提出了一种新的 NPR 结构模型，其中对称折返斜韧带和短横韧带构成正方形内部的主要框架，这与传统折返结构由于双曲线而不同。 - 类似骨架和变形模式。使用 Timoshenko 梁模型和有限元模拟研究了结构参数对 NPR 效应的影响。然后扩展结构模型以分别设计多个可重入结构和组装结构。多重折返结构包括多对对称的双曲线状骨架，可以调节水平韧带的分布以达到更好的NPR效果。对于受压组装结构，局部旋转变形和屈曲会导致结构不稳定，NPR 曲线中的拐点证明了这一点。此外，还发现了一种特殊的组装结构，其压缩应变与 NPR 值之间存在线性关系。这些见解对于设计具有 NPR 效应的机械超材料具有重要意义。多重折返结构包括多对对称的双曲线状骨架，可以调节水平韧带的分布以达到更好的NPR效果。对于受压组装结构，局部旋转变形和屈曲会导致结构不稳定，NPR 曲线中的拐点证明了这一点。此外，还发现了一种特殊的组装结构，其压缩应变与 NPR 值之间存在线性关系。这些见解对于设计具有 NPR 效应的机械超材料具有重要意义。多重折返结构包括多对对称的双曲线状骨架，可以调节水平韧带的分布以达到更好的NPR效果。对于受压组装结构，局部旋转变形和屈曲会导致结构不稳定，NPR 曲线中的拐点证明了这一点。此外，还发现了一种特殊的组装结构，其压缩应变与 NPR 值之间存在线性关系。这些见解对于设计具有 NPR 效应的机械超材料具有重要意义。NPR 曲线中的拐点证明了这一点。此外，还发现了一种特殊的组装结构，其压缩应变与 NPR 值之间存在线性关系。这些见解对于设计具有 NPR 效应的机械超材料具有重要意义。NPR 曲线中的拐点证明了这一点。此外，还发现了一种特殊的组装结构，其压缩应变与 NPR 值之间存在线性关系。这些见解对于设计具有 NPR 效应的机械超材料具有重要意义。