沙漏仿生点阵

抗压强度翻倍

从甲虫鞘翅微观承力结构提取特征设计的新型点阵，以最少的连接杆就实现了远超常规薄壁结构的抗压性能。

Zhixuan, Sun · 龚愉 · Kun, Chen · Liu, Hao · 张建宇 · 赵丽滨 · 胡宁

Composite Structures 2025

具体参数

弹性模量提升幅度

{'zh': '54.89', 'en': '54.89'} %

屈服强度提升幅度

{'zh': '128.99', 'en': '128.99'} %

抗压强度提升幅度

{'zh': '218.08', 'en': '218.08'} %

技术优势

强度翻倍

相比常规薄壁结构，抗压强度提升218.08%，屈服强度提升128.99%，得益于沙漏形空心支柱的有效载荷传递路径。

刚性更高

弹性模量增加54.89%，使结构在相同载荷下变形更小，适合对刚度有严格要求的场合。

轻量化

仿生空心支柱设计在保证高强度的同时实现低密度，满足轻量化需求。

参数可调

通过控制变量法研究了连接杆数量和壳体厚度的影响，可通过合理布置杆件进一步优化性能。

应用场景

• 轻量化结构件：以沙漏点阵替代实心部件，在承受相同载荷时减轻重量，用于对重量敏感的机械结构。
• 增材制造点阵：该点阵专为增材制造设计，可利用SLS工艺一体化成形，无需组装，适合复杂内部结构。
• 航空航天夹芯：高比强度和刚度使其可作为航空航天夹层结构的芯材，替代传统蜂窝，实现减重。
• 吸能防护结构：高抗压强度和能量吸收能力可用于冲击防护，例如车辆碰撞吸能盒或包装缓冲。