仿生TPMS混杂结构

可调塑性平台

宏观模块异质与模块内均质共存，沿多向混杂保持连续承载，为冲击吸能提供了结构统一的新型设计方案。

Gao, Tianyu · 刘开 · Wang, Xinxin · 韦凯 · 王中钢

Extreme Mechanics Letters 2024

技术优势

多向可混杂

可以在 [0,0,1]、[0,1,1]、[1,1,1] 三个晶向上实现混杂，克服了传统梯度结构只能沿单一方向设计的限制。

连续平滑过渡

由于 TPMS 的隐式光滑表面特性，模块之间的过渡是连续的，避免了界面应力集中，有利于整体承载。

局部保持原特性

混杂后每个模块仍保留原始 TPMS 的特性，因此局部性能可预测，而宏观行为可定制。

应用场景

• 冲击吸能结构：通过混杂设计获得可调塑性平台，以匹配冲击载荷需求，实现能量吸收。
• 轻质高强结构：该结构在保持轻量化的同时通过多向承载提供高强度，可用于轻质防护。
• 航空航天防护：可定制的塑性平台能够满足航空航天碰撞防护对能量吸收和结构完整性的要求。
• 机械超材料：该设计实现了宏观异质与介观均质的兼顾，为机械超材料提供了一种具有多层级行为的新构型。