梯度折纸蜂窝超材料

比吸能提升36%

通过梯度厚度或角度分布改变变形模式和泊松比曲线，实现冲击吸能性能显著提升。

Ma, Nanfang · Sihao, Han · 韩强 · 李春雷

Thin-Walled Structures 2024

具体参数

比吸能提升率（单向负梯度GTROH vs UROH）

{'zh': '36', 'en': '36'} %

比吸能提升率（单向正梯度GTROH vs UROH）

{'zh': '14.4', 'en': '14.4'} %

技术优势

吸能显著提升

通过梯度厚度分布改变变形模式，单向负梯度GTROH在应变0.29时SEA较均匀结构提升36%。

可调变形模式

改变梯度厚度分布即可调控结构的变形模式和泊松比曲线，以适应不同冲击工况。

冲击抗力更强

在不同压缩速度下，单向正梯度GTROH的峰值应力低于均匀结构，同时SEA更高。

应用场景

• 冲击防护结构：通过梯度设计实现可定制化的能量吸收路径，用于车辆碰撞吸能盒和防护装甲。
• 轻质吸能构件：在轻量化前提下大幅提升比吸能，适用于航空航天座椅和缓冲装置。
• 复合材料夹芯层：替代传统蜂窝芯层，提供可调的泊松比和变形模式，增强夹层板抗冲击性。
• 增材制造蜂窝结构：梯度厚度与角度设计可直接用于增材制造，实现复杂几何的快速原型。