荷叶仿生分层薄壁结构

轻质高强抗冲击

通过仿生荷叶宏微观结构设计，实现薄壁结构轻量化与高承载、高吸能的协同，为轻质高强材料提供新方案。

Liu, Lili · Li, Longhai · 郭策 · 陈跃 · 张磊

Materials 2023

参数信息

最高承载载荷

32571 N

最低承载载荷

30183 N

承载差异

7.9 %

比承载能力

318.51 N/g

比承载能力（最低）

295.16 N/g

技术优势

承载均匀

不同仿生结构最高载荷相差仅 7.9%，说明设计对形状变化不敏感，便于选型。

扭转刚度可调

增加薄管末端分叉结构能显著提升抗扭性能，为承受扭转的部件提供设计杠杆。

吸能更高

增强末端分叉可同时提高吸能量（EA）和比吸能（SEA），BHTS-6 为最佳设计。

应用场景

• 轻质结构设计：提供轻质高承载的仿生薄壁结构，用于替代传统实心构件。
• 航空航天结构：满足航空航天对轻量化与抗冲击的严苛要求。
• 吸能防护结构：提升单位质量的能量吸收能力，用于碰撞防护。
• 高强轻质合金替代：以仿生结构实现同等的比强度，降低材料加工成本。