损伤容限超材料

损伤后仍承重

该超材料通过拓扑优化引入冗余设计,在局部损伤后仍能保持承载能力,同时兼顾轻量化与各向同性。

Yukun, Zheng · Qiu, Wenke · Xuxi, Liu · Huang, Zhou · 夏凉

Materials and Design 2025

技术优势

预设冗余传力路径

通过失效安全拓扑优化在设计阶段即引入结构冗余,即使局部损伤,载荷仍可通过备用路径传递,避免整体失效。

损伤后保持承重

数值模拟和三点弯曲梁实验均表明,损伤后的超材料结构仍能维持承载能力,提升了结构的安全性与可靠性。

各向同性响应

在优化中加入各向同性约束,使结构在不同方向的载荷下性能一致,适合复杂或不确定的载荷环境。

应用场景