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Romero IAutor (correspondencia)

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Analysis and design of bistable and thermally reversible metamaterials inspired by shape-memory alloys

Publicado en:International Journal Of Solids And Structures. 275 112278- - 2023-07-15 275(), DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2023.112278

Autores: Vasudevan, A; Rodríguez-Martínez, JA; Romero, I

Afiliaciones

IMDEA Mat Inst, Eric Kandel 2,Tecnogetafe, Madrid 28906, Spain - Autor o Coautor
IMDEA Materials Institute - Autor o Coautor
IMDEA Materials Institute , Universidad Carlos III de Madrid - Autor o Coautor
IMDEA Materials Institute , Universidad Politécnica de Madrid - Autor o Coautor
Univ Carlos III Madrid, Dept Continuum Mech & Struct Anal, Avda Univ 30, Leganes 28911, Madrid, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Dept Mech Engn, Jose Gutierrez Abascal 2, Madrid 29006, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

In this work, we study lattice structures that exhibit a bistable behavior, i. e., they can snap from one stable state to another, and are also completely reversible, capable of reverting back to its original state through a heat treatment. We design this behavior by constructing lattice structures using networks of nonlinear springs that display tension–compression asymmetry and have different thermal expansion coefficients. The mismatch in the thermal expansion coefficients induces residual stresses in the springs which results in the lattice structure exhibiting bistability at low temperatures and monostability at high temperatures. This behavior mimics the crystallographic phase transformations of shape memory alloys, but here artificially introduced in a structural lattice. By analyzing a representative unit cell, we quantify the effect that the stiffness and the thermal expansion coefficient of the springs have on the stability of the structural lattice. In addition, for simple 2D lattices, using the concept of universal unfoldings of singularity theory, we perform a perturbation analysis to identify the key variables of the structure where controlling defects is important, as they lead to drastic changes in the bifurcation behavior of the lattice. Finally, we verify numerically our analytical predictions in both 2D and 3D simulations using continuation techniques. The examples proposed confirm that the bistable and reversible features of the unit cell carry on to the macroscale, opening the route for the design of lattice structures for energy absorption applications that can heal with a heat treatment.

Palabras clave

2d modelbifurcation analysisdynamic relaxation algorithmexpansionkirigamimolecular-dynamicsnonlinear hyperelastic structuresnonlinear mechanicsroutesingularity theorystabilitystability analysistransitionsBifurcation analysisMetamaterialsNonlinear mechanicsSingularity theorySnapping mechanical metamaterialsStability analysis

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista International Journal Of Solids And Structures debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2023, se encontraba en la posición 39/170, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Mechanics.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir del Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions, arroja un valor de: 1.23, lo que indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: Dimensions Jun 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-06-11, el siguiente número de citas:

  • WoS: 5
  • Scopus: 6
  • OpenCitations: 2

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-06-11:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 8.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 8 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 1.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 1 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/81263/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 92
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Último Autor (ROMERO OLLEROS, IGNACIO).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido ROMERO OLLEROS, IGNACIO.