凹角蜂窝超材料

双平台应力可编程

基于圆弧与椭圆弧参数化曲梁的仿生设计，在压缩下呈现双应力平台，且平台应力与密实化应变可调，实现应力-应变曲线的编程控制，显著提升能量吸收能力。

Xi Hai, Ni · Xiaoyu, Wang · 王乾乾 · Qiu, Na · Jie, Yang · Gao, Qiang

International Journal of Mechanical Sciences 2026

参数信息

第一平台应变

0.13–0.40

第二平台应变

0.25–0.58

第一平台应力

7–17 MPa

第二平台应力

16–55 MPa

比能量吸收

3.7–9.5 J/g

技术优势

双平台按需定制

基于圆弧与椭圆弧参数方程对曲梁进行数字化编程，五个结构变量直接控制平台应力与密实化应变，实现应力-应变曲线的编程调控。

拉胀特性稳固

曲率驱动的梁设计策略在参数变化下保持稳定的负泊松比行为，不会因几何调整而失效。

吸能效率跃升

引入第二个应力平台后，材料在更大应变范围内持续吸能，比能量吸收达到3.7–9.5 J/g。

应用场景

• 抗冲击防护结构：用双平台应力结构替代单平台蜂窝，在更宽应变范围内稳定吸能，提升抗冲击防护可靠性。
• 轻质吸能夹芯：将轻质多孔结构应用于夹芯板，通过编程平台应力优化吸能效率，减轻防护组件重量。
• 可编程力学材料：利用曲梁几何参数与力学响应的对应关系，按需设计指定应力-应变曲线的材料。
• 负泊松比器件：曲率驱动设计保证负泊松比，用于需要横向收缩或能量吸收的拉胀器件。