负泊松比凹面壳/TPMS复合芯结构
吸能提升 63%
通过壳-芯协同机制,在保持轻量化的同时显著提升压缩稳定性和能量吸收能力,避免传统凹面壳的早期失稳失效。
龚俊杰 · Zhihao, Ma · Yuanyuan, Wei · Guoqian, Song · Hao, Wenfeng
Materials and Design 2025
具体参数
- 峰值载荷提升率
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- 峰值载荷提升率
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- 比吸能提升率
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- 比吸能提升率
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技术优势
峰值载荷高出60%
NAP(正/负交替)单元的峰值载荷比纯PPR(正泊松比)单元高出约60%,意味着在相同重量下能承受更大的力。
吸能提升63%
集成TPMS芯子后,NAP复合结构的比吸能(SEA)提高了63%,极大增强了单位质量的能量吸收效率。
壳-芯协同不增重
通过引入Gyroid TPMS芯子形成层级结构,在保持轻量化的同时显著提升了压缩稳定性和能量吸收,没有增加不必要的重量。
应用场景
- 航天轻质吸能结构:用于航天器缓冲吸能部件,在低质量代价下大幅耗散碰撞动能
- 汽车碰撞吸能:替代传统汽车碰撞吸能盒,通过层级结构在有限空间内提升单位质量吸能
- 防护超材料:作为机械超材料实现负泊松比与壳-芯协同变形,用于人体或设备冲击防护
- 抗冲击结构设计:通过引入TPMS芯子改进壳体抗失稳能力,用于承受高冲击载荷的结构元件