非周期性蜂窝超材料
刚度提升8倍
一种通过局部几何设计实现双向抗弯机制、显著提高承载与吸能性能的非周期性蜂窝超材料。
Guo, Xiaolin · Bo-Hua, Sun
Composite Structures 2025
参数信息
- 压缩模量提升倍数
- 8 ×
- 峰值载荷提升倍数
- 6 ×
- 能量吸收提升倍数
- 3 ×
技术优势
刚度提升8倍
在凹角节点处添加支撑梁并在单元内部设置对角支撑，形成双向抗弯机制，使应力分布均匀化。
吸能提升3倍
非均匀的凹角运动促进各单元协调弯曲变形，配合内部对角支撑，大幅提高能量吸收。
高温下仍吸能
在接近材料玻璃化转变温度时，尽管承载能力因软化而骤降，'hat'-ACBD结构仍表现出显著的能量吸收。
应用场景
- 航空航天轻质结构：用高刚度、高吸能的非周期性蜂窝替换传统夹芯，减重同时提升抗冲击性能。
- 机械冲击防护：通过协调变形和双向抗弯机制吸收冲击能量，保护内部人员或设备。
- 3D打印点阵结构：设计可直接用于3D打印的复杂非周期性蜂窝，快速制备高性能点阵结构。
- 超材料设计：展示局部几何调控如何决定超材料力学行为，为定制吸能与承载特性提供设计指南。