功能梯度TPMS超结构

能量吸收提升35%

通过调控三周期极小曲面的振幅梯度，在不增加密度的情况下显著提升冲击能量吸收能力。

Xiaofei, Ma · 郭策

Thin-Walled Structures 2024

参数信息

能量吸收提升（线梯度）

17.38 %

能量吸收提升（对数梯度）

35.43 %

技术优势

梯度增能无需增重

线梯度和对数梯度的功能梯度振幅结构比均匀结构分别提升17.38%和35.43%的能量吸收，且不增加密度。

动态性能随应变率增强

在动态压缩下，应变率越高，结构的力学性能和能量吸收能力越强。

冲击响应可预测

提出的理想刚-线性塑性硬化模型（R-LPH）能够预测结构的力学响应，有限元模型经SHPB实验验证。

应用场景

• 航空航天轻质防护：轻质且吸能高，可替代传统防护结构用于航空航天冲击防护。
• 冲击吸能结构：动态压缩下能量吸收随应变率提升，适用于冲击和爆炸防护。
• 金属点阵材料：316L不锈钢打印，兼具高强度和可设计的拓扑形态，可用于承力与吸能一体化。
• 机器人安全缓冲：梯度TPMS结构能高效吸收冲击能量，可用于机器人关节或外壳的缓冲层。