非周期超结构件
准各向同性承载
采用非周期性平铺规则设计的超结构,在压缩高应变下承载能力保持稳定,各向异性因子比周期结构低一个量级。
Genda, Wang · Jiao, Peng · Jiabao, Bai · 陈志平
Thin-Walled Structures 2025
参数信息
- 压缩应力降幅(非周期,高应变下)
- <25 %
- 各向异性因子(补偿前)
- <0.4
- 各向异性因子(补偿后)
- <0.1
技术优势
压缩下承载不崩
应力耗散路径更多元,并有动态自适应与宏观平均效应兜底,高应变下承载能力保持稳定。
方向不敏感
各向异性因子在多种力学性能下都低于0.4,远小于周期结构,接近各向同性。
可调至近完美各向同性
通过峰削谷填的柔性性能补偿策略,各向异性因子可进一步降至0.1以下。
应用场景
- 航天器轻量化结构:用方向不敏感的轻质超结构替代各向异性承载件,简化航天器结构设计
- 抗冲击防护结构:高应变下承载稳定,用作防护结构可避免冲击方向性导致的失效
- 力学超材料:通过非周期拼贴实现准各向同性,拓展力学超材料设计空间
- 3D打印点阵结构:非周期拼贴规则可直接用于3D打印点阵,提升打印件的方向均匀性
- 智能建造结构件:具备多路径应力耗散和动态自适应,可嵌入智能建造实现损伤分散