多尺度TPMS晶格

刚度提升51.3%

通过几何连续性融合与应变能驱动设计，将多种TPMS构型无缝集成，获得性能优于单一梯度晶格的多尺度结构。

Yanheng, Lin · Xiaoming, Wang · Zhuoheng, Liang · 李大伟 · 刘亭亭 · 廖文和 · 张长东

Composite Structures 2025

参数信息

悬臂梁刚度提升

20.5 %

弯曲刚度提升

51.3 %

技术优势

过渡界面无缝融合

通过界面插值和密度因子优化，消除了不同TPMS构型交界处的几何不连续，避免了应力集中和过早失效。

宏观微观协同设计

通过应变能驱动协同设计晶格密度场和构型场，使材料分布匹配载荷路径，从而整体提高结构效率。

刚度大幅超过梯度晶格

与传统的单一构型梯度晶格相比，所设计的多尺度TPMS晶格在悬臂梁中刚度提高20.5%，在三点弯曲梁中弯曲刚度提高51.3%。

应用场景

• 轻量化结构：提供刚度超过传统梯度晶格的轻质填充结构，用于减重不减强度的部件。
• 增材制造晶格：利用3D打印实现多TPMS构型无缝集成，无需后续拼接或连接件。
• 力学超材料：通过构型与密度协同设计获得超常力学特性，突破单一构型的性能边界。
• 高性能复合材料：作为高性能复合材料的核心，提供可定制的刚度和承载路径。